邓小清 杨昌虎 张华林

(长沙理工大学物理与电子科学学院，长沙 410114)

(2013年3月31日收到;2013年6月4日收到修改稿)

1 引言

石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构.自从2004年石墨烯被发现以来[1,2]，引起了许多科学工作者的关注[3-14].目前实验和理论上研究较多的是将石墨烯裁剪成特定的纳米结构，使其形成功能性电子器件，如整流[6]、开关和负微分电阻效应[7]、自旋极化效应[8]、场效应管[9]以及巨磁阻效应[10]等.理想的石墨烯纳米带有两种边界类型：锯齿(zigzag)型[11-15]和扶手椅(armchair)型[16-18]边界.其中，锯齿型石墨烯纳米带(ZGNR)表现为金属电导性，并且呈现有趣的磁学特性;扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)的导电性取决于其宽度，宽度W满足3p-1，3p或3p+1(p为非零正整数)的不同AGNRs其电子结构区别较大，3p和3p+1型AGNRs分别具有中等和较宽带隙的半导体性质，但3p-1型AGNRs为窄带隙半导体[19,20].在对石墨烯的研究中，缺陷及掺杂对其结构和性能的影响一直受到人们的关注[21-27]，B，C，N元素处在元素周期表的同一周期且彼此相邻，C—N和C—B是比较稳定的共价键，对石墨烯的B(N)掺杂能改变电子结构，进而影响其电子的输运特性[21-25].如N掺杂使得锯齿(zigzag)型石墨烯的能带结构中出现能隙，材料从金属转变为半导体[23];对三角形(zigzag)型石墨烯进行N-B成对掺杂后，石墨烯的电子输运显示出整流特性[24,25];利用化学气相沉积方法实现了对石墨烯的N原子掺杂，掺杂以后石墨烯的能带结构发生了明显变化[24,25];Kang等[8]用自旋极化密度泛函理论(DFT)理论研究……