窄禁带石墨烯中量子点相干电子输运的理论研究

近几年来，石墨烯（单层石墨）受到了学术界的普遍关注。石墨烯极好的机械性能，热学性能，优良电学性质和新奇的量子特性使之成为了材料，器件和物理等不同领域的研究者们竞相研究的对象。在石墨烯费米面附近，电子的能谱是线性的，并由此带来了一系列有趣的物理性质。但是寻常条件下石墨烯没有能隙，这是石墨烯应用化的障碍之一。近来已有实验手段能产生一个小的能隙，使石墨烯变成窄禁带半导体。由于禁带的存在，这种石墨烯中可以通过加限制电压来形成量子点。窄禁带石墨烯中价带顶和导带底附近的电子既不能看成是狄拉克粒子，也和普通半导体中的载流子有所差别，这必然会对量子点的性质产生重要影响。本项目计划研究窄禁带石墨烯中量子点相干电子输运的基本物理规律。该研究不仅有重要的科学意义，也对的石墨烯的应用化有一定的促进作用。

本课题主要研究单层石墨烯的基本特性和窄能隙石墨烯量子点的相干电子输运性质。在本课题基金的资助下，以项目主持人为主要贡献者完成学术论文八篇（标注资助），其中六篇为SCI论文，达到了预期的研究目标。在资助期间我们主要在以下几个方面开展了研究工作：我们研究了石墨烯纳米带pn结，发现由pn结倾斜导致的电导振荡；研究了石墨烯带在电场和磁场竞争下的电子结构和电子输运，阐明了电场影响下朗道能级的性质；研究了四端石墨烯器件在横向偏压下的输运特性，它的横向电导存在量子化台阶，并且能隙会使这种台阶清晰化；研究了局域应变量子点的散射特性，指出在低能区和高能区的电子散射具有不同的对称性特征；我们还将狄拉克点的概念扩展到三维光晶格系统，导出了观察三维狄拉克粒子的参数条件。