摘要：本文基于硅烯-石墨烯这种复合材料，利用非平衡格林函数（NEGF）结合密度泛函理论的方法研究讨论了硅烯-石墨烯纳米带与石墨烯纳米带的热电性质。研究发现设计的硅烯-石墨烯体系在300 K-400 K的温度下其热电品质因子(ZT)值约是石墨烯的70倍，表明这类复合结构可以改善体系的热电性质。进一步分析了该类体系ZT值增加的原因，表明该类体系的ZT的改善由塞贝克系数S贡献最大。这些理论研究讨论对于二维热电材料的设计研究具有一定的指导意义。95003

毕业论文关键词： 硅烯-石墨烯，石墨烯，热电品质因子，非平衡格林函数

Abstract: This paper is based on the composite material of silylene-graphene。 The thermoelectric properties of silylene-graphene nanobelt and graphene nanobelt were studied by using non-equilibrium Green's function (NEGF) combined with density functional theory。 It was found that the designed silylene-graphene system had a thermoelectric quality factor (ZT) of about 70 times that of graphene at a temperature of 300 K-400 K, indicating that this kind of composite structure can improve the thermoelectric properties of the system。The reason of the increase of ZT value of this system is further analyzed。 It is shown that the improvement of ZT in this system contributes the most by the Seebeck coefficient S。 These theoretical research discussions have some guiding significance for the design of two-dimensional thermoelectric materials。

Keywords: Silylene - graphene, Graphene,  , Nonequilibrium Green Function

目  录

1 前言 4

2模型和模拟参数计算 4

3 结果与讨论 6

结  论 9

致  谢 11

1 前言源C于H优J尔W论R文M网WwW.youeRw.com 原文+QQ752-018766

自英特尔推出第一个微处理器Intel 4004至今，微处理器上的晶体管数量增长一直符合摩尔定律的预言。随着晶体管体积变得越来越小，其速度和能耗持续的增加。目前最先进的处理器是10-14纳米级的工艺，现在正积极布局7纳米的工艺制程。可以说，摩尔定律正在接近物理极限。其中特别是微器件的热电性质问题，得到了大家的极大关注[1]。后摩尔时代认为，分子器件是延续摩尔定律的一个重要方面，而其中热电性质的研究是研究下一代纳米级电子、光电子和光子器件的核心要求[2]。

    硅烯是将硅原子以sp2杂化方式构成的单原子层蜂窝状二维薄膜结构，由于硅原子间较大的原子间距，减弱了原子之间的电子重叠，导致硅原子之间无法以类似石墨烯中碳原子的平面结构，即硅原子以褶皱结构形成二维类平面结构。由于其褶皱结构，打破了结构空间对称性，因此二维硅烯的热电导值小于其块材料值，其他的课题组利用理论模拟研究发现纯硅烯具有较好的热电学性质特征[3]。Sadeghi等人运用理论模拟通过引入纳米孔和调整费米能级可以显着提高硅纳米带的热电性能[3]。然而硅烯在现实世界中还十分不稳定，研究发现，若硅烯暴露于空气中约2分钟就开始降解[4]，因此需要外包保护材料。石墨烯具有高硬度、高热传导率和高电子迁移率等众多突出特性，可以利用和结合石墨烯这些性质，将复合硅烯材料，探索其应用性质。

在本文中，我们基于硅烯并结合石墨烯材料的性质特点，设计一类新型的材料，基于计算模拟分析该类材料的热电性质，模拟其变温下的热学量，通过品质因子的分析，利用模拟的优势，展示和探索该类材料在热电子学领域的潜在应用。