不同堆垛石墨烯/氮化硼异质结的电子特性及压阻特性

邢广峻1)2)3)，王率团1)2)3)，董琪琪1)2)3)，张鹏1)2)3)，尉升升1)3)4)，王俊强1)2)3)， 1) (中北大学, 石墨烯传感材料与器件山西省重点实验室）2) (中北大学仪器与电子学院）3) (中北大学前沿交叉科学研究院）4) (中北大学半导体与物理学院）

摘要：石墨烯以其优异的电学特性、高载流子迁移率和良好的机械性能, 在纳米电子器件领域展现出巨大的应用潜力. 理论上看, 本征石墨烯的狄拉克锥形能带结构赋予其独特的电学性质, 然而, 单独石墨烯由于缺乏支撑、对环境敏感等原因, 其实际应用受到限制. 近年来, 与石墨烯结构相似的二维材料六方氮化硼(h-BN) 被引入作为制备异质结的理想材料, 不仅为石墨烯提供机械支撑和防护, 还可打开石墨烯带隙并调控其电子输运性质, 从而拓展其技术应用前景. 本文提出通过构建不同堆垛方式的石墨烯/氮化硼异质结构以实现石墨烯压阻系数优化的方案. 基于密度泛函理论和杂化密度泛函理论, 采用第一性原理计算系统分析了不同堆垛构型下异质结的压阻性能. 结果表明, 所有构型在单轴应变下的压阻系数均显著高于双轴应变; G-BN2 堆垛构型在两种应变条件下均表现出最高的压阻系数, 这为石墨烯基压阻器件的设计提供了理论依据.

关键词: 石墨烯/氮化硼异质结, 电子特性, 压阻系数, 第一性原理