摘要：化学气相沉积法生长的单层石墨烯具有卓越的力学、热学和电学特性,成为新一代纳米器件的首选材料。对石墨烯电子特性的理论研究有利于推动纳米器件的发展与应用。本文基于密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的方法,系统地研究了石墨烯及石墨烯/氮化硼的电子结构特性。结果表明,在高对称K点,带隙为零。在50~400 K范围内,由于费米面的电声子散射作用,单层石墨烯的迁移率随着温度增加呈现显著下降趋势。此外,通过对不同层间距的石墨烯/氮化硼结构的能带、态密度、电子密度等特性分析,发现随着层间距增加,能带间隙减小,导带与价带间的能量差减小。随着原子个数的增加,石墨烯/氮化硼超胞结构与原胞结构的带隙开度变化规律一致,这对石墨烯基器件的结构设计具有一定的指导意义。

摘要：针对传统悬浮式石墨烯压力传感器存在量程小、体积大、非线性度高等问题,设计了一种膜-岛结构的宽量程石墨烯MEMS压力传感器。使用COMSOL有限元仿真软件和噪声分析法对弹性膜片及石墨烯敏感单元尺寸进行优化设计。结果表明:在0~25 MPa范围,传感器最大应变为0.314%,固有频率高达1.3534 MHz;采用TSV垂直互联技术实现压力传感器芯片的三维集成,芯片封装尺寸仅为2 mm×2 mm。本文设计的石墨烯MEMS压力传感器具有体积小、集成度高、固有频率高、量程宽等特点,对未来高性能石墨烯压力传感器及其他石墨烯力学传感器设计和应用具有指导意义。