Nghiên cứu đặc tính điện tử và tính chất vận chuyển điện tử của penta-graphene nanoribbon dạng biên răng cưa được pha tạp các nguyên tố nhóm III

Phạm Thị Bích Thảo * , Nguyễn Thành Tiên và Trần Thị Ngọc Thảo

* Tác giả liên hệ (ptbthao@ctu.edu.vn)

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 04-03-2020
Ngày duyệt đăng: 29-06-2020
Ngày xuất bản: 29-06-2020
Title: Study of electronic and transport properties of the sawtooth penta-graphene nanoribbon doping by group III elements
DOI: 10.22144/ctu.jsi.2020.104
Lượt xem
139
Downloads
135
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC
Trích dẫn
Thảo, P. T. B., Tiên, N. T., & Thảo, T. T. N. (2020). Nghiên cứu đặc tính điện tử và tính chất vận chuyển điện tử của penta-graphene nanoribbon dạng biên răng cưa được pha tạp các nguyên tố nhóm III. Tạp chí Khoa học Đại học cần Thơ, 56(CĐ Tự nhiên), 157-166. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2020.104
Số báo
Tập. 56 Số. CĐ Tự nhiên (2020)
Chuyên mục
Tự nhiên

Abstract

In this work, electronic and transport properties of the sawtooth penta-graphene nanoribbon doping by boron (B), aluminium (Al), and gallium (Ga) at various positions are systematically investigated by using the density-functional theory in combination with the non-equilibrium Green’s function formalism. Specifically, band structure, density of states, I-V curve and transmission spectrum of all samples are studied in detail. Our result shows that electronic and transport properties of the sawtooth penta-graphene nanoribbon not only depend on doped element but also doped position. Especially, all studied devices have the current intensity more than 8 orders compared to that of SSPGNR.
Keywords: Density-functional theory, electronic properties, penta-graphene nanoribbon, transport properties

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, đặc tính điện tử và tính chất vận chuyển điện tử của penta-graphene nanoribbon dạng biên răng cưa pha tạp lần lượt boron (B), nhôm (Al), và gallium (Ga) tại hai vị trí khác nhau được khảo sát một cách có hệ thống bằng cách sử dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ và hàm Green không cân bằng. Cụ thể, cấu trúc vùng, mật độ trạng thái, đặc tuyến I(V) và phổ truyền qua của tất cả các mẫu được nghiên cứu một cách chi tiết. Kết quả cho thấy đặc tính điện tử và tính chất vận chuyển điện tử của penta-graphene nanoribbon dạng biên răng cưa được pha tạp không những phụ thuộc vào nguyên tố được pha tạp mà còn phụ thuộc vào vị trí được pha tạp. Đặc biệt, tất cả các mô hình được khảo sát có cường độ dòng tăng gấp 8 lần so với penta-graphene nanoribbon dạng biên răng cưa thuần.
Từ khóa: Đặc tính điện tử, lý thuyết phiếm hàm mật độ, penta-graphene nanoribbon, tính chất vận chuyển điện tử

Article Details

Tài liệu tham khảo

An, X., and Jimmy, C. Y., 2011. Graphene-based photocatalytic composites. RSC Advances. 1(8): 1426-1434.

Batzill, M., 2012. The surface science of graphene: Metal interfaces, CVD synthesis, nanoribbons, chemical modifications, and defects. Surface Science Reports. 67(3-4): 83-115.

Berdiyorov, G. R., Dixit, G., and Madjet, M. E., 2016. Band gap engineering in penta-graphene by substitutional doping: first-principles calculations. Journal of Physics: Condensed Matter. 28(47): 475001.

Bostwick, A., McChesney, J., Ohta, T., Rotenberg, E., Seyller, T., and Horn, K., 2009. Experimental studies of the electronic structure of graphene. Progress in Surface Science. 84(11-12): 380-413.

Brandbyge, M., Mozos, J. L., Ordejón, P., Taylor, J., and Stokbro, K., 2002. Density-functional method for nonequilibrium electron transport. Physical Review B. 65: 165401.

Datta, S., 1997. Electronic transport in mesoscopic systems. Cambridge University Press.

Dragoman, M., and Dragoman, D., 2009. Graphene-based quantum electronics. Progress in Quantum Electronics. 33(6): 165-214.

Eizenberg, M. and Blakely, J. M., 1979. Carbon monolayer phase condensation on Ni (111). Surface Science. 82(1):228-236.

Guo, C. X., Guai, G. H., and Li, C. M., 2011. Graphene based materials: enhancing solar energy harvesting. Advanced Energy Materials. 1(3): 448-452.

Iijima, S., 1991. Helical microtubules of graphitic carbon. Nature. 354(6348): 56-58.

Jiang, H., 2011. Chemical preparation of graphene‐based nanomaterials and their applications in chemical and biological sensors. Small. 7(17): 2413-2427.

Kroto, H. W., Heath, J. R., O'Brien, S. C., Curl, R. F. and Smalley, R. E., 1985. C60: Buckminsterfullerene.Nature.318(6042): 162-163.

Landauer, R., 1988. Spatial variation of currents and fields due to localized scatterers in metallic conduction.IBM Journal of Research and Development.32(3): 306-316.

Li, Y. H., Yuan, P. F., Fan, Z. Q. and Zhang, Z. H., 2018. Electronic properties and carrier mobility for penta-graphene nanoribbons with nonmetallic-atom-terminations.Organic Electronics.59: 306-313.

Molitor, F., Güttinger, J., Stampfer, C., et al., 2011. Electronic properties of graphene nanostructures. Journal of Physics: Condensed Matter. 23(24): 243201.

Neto, A. C., Guinea, F., Peres, N. M., Novoselov, K. S. and Geim, A. K., 2009. The electronic properties of graphene. Reviews of Modern Physics. 81(1): 109.

Novoselov, K. S., Geim, A. K., Morozov, S. V., et al., 2004. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science. 306(5696): 666-669.

Novoselov, K. S., Geim, A. K., Morozov, S., et al., 2005. Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene. Nature. 438(7065): 197-200.

Rao, C. N. R., Matte, H. R., Subrahmanyam, K. S., and Maitra, U., 2012. Unusual magnetic properties of graphene and related materials. Chemical Science. 3(1): 45-52.

Shao, Y., Wang, J., Wu, H., Liu, J., Aksay, I. A., and Lin, Y., 2010. Graphene based electrochemical sensors and biosensors: a review.Electroanalysis: An International Journal Devoted to Fundamental and Practical Aspects of Electroanalysis.22(10): 1027-1036.

Shunhong, Z., Jian, Z., Qian, W., Xiaoshuang, C., Yoshiyuki, K., and Puru, J., 2015. Penta-graphene: A new carbon allotrope.Radioelectronics. Nanosystems. Information Technologies.7(2):191-207.

Sun, Y., Wu, Q., and Shi, G., 2011. Graphene based new energy materials. Energy & Environmental Science. 4(4): 1113-1132.

Taylor, J., Guo, H., and Wang, J., 2001. Ab initio modeling of quantum transport properties of molecular electronic devices. Physical Review B. 63: 245407.

Tien, N. T., Thao, P. T. B., Phuc, V. T. and Ahuja, R., 2019. Electronic and transport features of sawtooth penta-graphene nanoribbons via substitutional doping. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 114: 113572.

Wang, M., and Li, C. M., 2010. Magnetism in graphene oxide. New Journal of Physics. 12(8): 083040.

Yazyev, O. V., 2010. Emergence of magnetism in graphene materials and nanostructures. Reports on Progress in Physics. 73(5): 056501.

Yuan, P. F., Zhang, Z. H., Fan, Z. Q. and Qiu, M., 2017. Electronic structure and magnetic properties of penta-graphene nanoribbons. Physical Chemistry Chemical Physics. 19(14): 9528-9536.