蒋 超，王雪峰，翟明星，陈安邦，刘玉申

（1.苏州大学 物理科学与技术学院，江苏 苏州 215006；2.江苏省新型功能材料重点建设实验室，江苏 常熟 215500）

1 引言

石墨烯，即单原子层的石墨，自从2004年发现以来[1]，便引起了人们广泛的注意，被认为是理想的纳米电路材料.然而完美的石墨烯是零隙半导体，在制造器件中有一定的局限性.因而为石墨烯能带开启带隙成为一个非常重要的课题.一维尺寸受限的石墨烯纳米带（Graphene Nanoribbons，GNRs）因其可变的带隙而受到关注[2-4].按照其边界的不同形状，GNRs可以分为扶手椅型 GNRs（AGNRs）和锯齿型GNRs（ZGNRs）.不同宽度的AGNRs可以表现出金属或者半导体性质，而ZGNRs则是有带隙的反铁磁半导体，其边缘态存在局域磁性[4-5].GNRs的这些特殊物理性质被认为在未来的自旋量子电子学中有实际应用前景.

GNRs，特别是ZGNRs，在设计制造量子器件和纳米电子器件中显示出了很大的潜力[6-7].但是在大多数情况下，完美的ZGNRs表现出了自旋简并且整体无磁性.这在一定程度上会抑制其在自旋电子器件中的应用，所以我们需要找到一种途径来使自旋退简并.掺杂能给系统引入电子或者空穴[8]，并改变系统的能带结构，是人们调制GNRs电子性质的一种极其有效的方法.如果在纳米带边界掺杂，一边的自旋极化将会受到很大的抑制并使纳米带整体出现磁性[9].Gorjizadeh等人通过第一性原理研究了石墨纳米带掺入不同杂质原子时的电子结构，他们发现掺杂一些过渡金属，纳米带结构会更稳定，而且体系会伴有……