石墨烯是目前最具應用前景的納米材料之一,六方氮化硼(h-BN)具有與石墨烯相似的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。由石墨烯和h-BN構(gòu)成的層狀異質(zhì)二維材料具有獨特的性質(zhì),其在未來的電子功能器件和光電器件等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。本文通過基于密度泛函理論的第一原理計算方法和力學建模對石墨烯/h-BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的界面相互作用及少層石墨烯和氮化硼褶皺的力電耦合性能進行了深入的研究,揭示了表面功能化對石墨烯/h-BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面摩擦性能的影響規(guī)律和少層石墨烯和氮化硼起皺力學行為對電學性能的作用機制。本文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:(1)表面功能化對石墨烯/h-BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的界面摩擦影響:我們的第一原理計算表明吸附的氟和氧原子能夠顯著地抑制了層間靜電和范德華(vdW)相互作用,使得表面氟化和氧化可以顯著地降低公度的石墨烯/h-BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的界面摩擦。同時我們建立的相應的Registry Index模型進一步揭示了氟原子和氧原子在影響層間滑動摩擦性能的作用之間的差異,并預測了大規(guī)模氧化石墨烯/h-BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)體系中會出現(xiàn)層間超潤滑。(2)少層石墨烯和h-BN褶皺的力電耦合:我們通過第一原理計算和連續(xù)介質(zhì)力學建模研究了少層石墨...

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【學位級別】：碩士

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圖1.1尖端被抬升后石墨烯片自縮回運動示意圖以及分別在掃描電子顯微鏡和光學顯微鏡觀察到的該過程

墨烯片自縮回運動示意圖以及分別在掃描電子顯微鏡和維晶體形成的層狀范德華異質(zhì)材料具有獨特的物理烯和h-BN基底之間公度狀態(tài)與非公度狀態(tài)之間的過

圖1.2石墨烯層間堆垛關(guān)系對石墨烯層間摩擦力的影響

非公度的石墨烯片層中通過去除一個原子產(chǎn)生的5~7個缺陷圖1.2石墨烯層間堆垛關(guān)系對石墨烯層間摩擦力的影響[18]。過使用近些年發(fā)展起來的Registry-Index(RI)的概念模型定配度并模擬出層間滑動能量波動；他們的研究工作證明了在

圖1.3石墨烯摩擦原子模擬模型和結(jié)果

圖1.3石墨烯摩擦原子模擬模型和結(jié)果[20]。由懸空的還是在基底上的石墨烯，表面結(jié)構(gòu)的起伏和變化如波紋和、與基底的相互作用以及殘余應力是石墨烯表面出現(xiàn)波紋或褶皺等Cerda等人[21]

圖1.4波長和離面振幅與的關(guān)系，符號代表的是模擬結(jié)果，線代表模擬結(jié)果的最佳擬合[22]

圖1.3石墨烯摩擦原子模擬模型和結(jié)果[20]�？盏倪�是在基底上的石墨烯，表面結(jié)構(gòu)的起伏和變化如基底的相互作用以及殘余應力是石墨烯表面出現(xiàn)波紋或a等人[21]通過使用基本幾何學和彎曲拉伸等力學理論推即褶皺的波長ηЪ，其中是材料的剛度，褶皺的

本文編號：3904557