项目名称: 基于交连石墨烯的碳泡沫的电子结构及量子输运性质

项目编号: No.11474243

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 陈元平

作者单位: 湘潭大学

项目金额: 86万元

中文摘要: 21世纪将是碳的时代。在电子学领域,石墨烯由于其优异的物理性质被认为是将来取代硅的主要电子材料。但是石墨烯的零带隙极大地限制了它在电子器件中的应用。基于交叉连接石墨烯的碳泡沫是一种sp2和sp3混合杂化的新型碳同素异形体。初步研究表明,这种新的碳结构既继承了石墨烯优异的导电性能,又可以通过改变结构内部sp2和sp3杂化原子的比例来调控其带隙,因此是一种理想的电子材料,在电子学领域有着巨大的应用前景。但是目前对这种新型碳材料电子性质特别是量子输运的研究还没有完全展开,还有很多问题需要做系统的分析和深入的讨论。本项目将从理论上对基于交叉连接石墨烯的碳泡沫及其纳米体系的电子结构和电子输运性质进行研究。通过本项目的研究,一方面阐明这种碳泡沫结构的本征电子属性及其微观物理机制;另一方面,在这种新的碳同素异形体中发现新的量子现象,提出新的量子器件,为实验制备基于这种碳材料的电子元器件提供物理基础。

中文关键词: 量子输运;碳泡沫;电子结构;交连石墨烯

英文摘要: Twenty-first century will be the era of carbon.In the electronic field, graphene is considered as the most important electronic material after silicon.But the zero bandgap of graphene limits its application in the electronic devices. The carbon foam based on the interconnected graphene is a new type of graphene allotrope consisting of sp2 and sp3 hybridization atoms.The preliminary studies indicate that, not only the new carbon material inherits excellent conductivity of graphene, but also its bandgap can be tuned by adjusting the ratio of sp2 and sp3 hybridization atoms inner the structure. Therefore, this new type of carbon material is an ideal electronic material and will have great potential applictaions in the electronic field. But the studies on the electronic properties of the carbon foam, especially on the quantum transport properties in the carbon foam have not been carried out up to date, and thus many problems need to be systematically analyzed and deeply discussed. This proposal will study theoretically electronic structure and electronic transport properties of carbon foams and their nanosystems based on the interconnected graphene. By the studies of this proposal, we will on one hand demonstrate the intrinsic electronic properties of the carbon foams and also clarify the microscopic physical mechanism,on that hand find some new quantum phenomena in the new carbon allotrope, propose new quantum devieces and then provide physical basis and theoretical models for fabricating the electronic devices made of these carbon materials.

英文关键词: quantum transport;carbon foam;electronic structure;interconnected graphene

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