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拥有单原子层厚度的蜂窝状二维晶体石墨烯(Graphene)具有奇特而丰富的物理属性。石墨带(GNRs)是有限尺度的石墨烯,作为一种新型的碳纳米材料,其各方面性能在理论和实验上都受到了广泛关注。人们希望开发出性能更优越的基于石墨烯(带)的新型纳米材料。研究如何获得以Graphene和GNRs为核心的微纳器件是目前微纳电子学的一个热点。然而,目前首要要解决的问题是为graphene及GNRs找到一个合适的衬底。Si是现代微电子产业工艺的核心,如果graphene和GNRs能够以Si为衬底,则会对其应用与开发提供更加广阔的前景。因此系统分析和探索graphene及GNRs与Si衬底的相互作用是他们与Si工艺相融合的前提。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Si(211)面和Si(111)面对GNRs和graphene电子及结构的调制效应。其主要内容和结果包括: 系统分析了GNRs吸附在清洁的Si(211)表面上时,GNRs体系的结构畸变、吸附能、差分电荷和态密度。在此过程中分别考虑了Si(211)表面的[01-1]和[-111]两个方向对扶手型和锯齿型GNRs电子及结构性质的影响。发现吸附能不仅受GNRs边缘态的制约,也受石墨带的宽度和衬底取向的影响。GNRs的吸附形态主要取决于衬底表面原子与GNRs边缘C原子的3sp杂化。衬底有效的影响了石墨带的边缘态,H-terminated的ZGNRs沿衬底的两个方向和H-free的ZGNRs沿Si(211)表面的[01-1]方向吸附时,其金属性被降低了,并且衬底金属化了扶手型石墨带。对比清洁的Si(211)表面,H玷污的Si(211)表面使锯齿形石墨带的金属性降得更低,使扶手型石墨带的金属性变化不大。 分别分析了清洁和有C修饰的Si(111)表面吸附生长graphene的情形,对被吸附上的graphene的吸附能、态密度和能带结构进行了系统分析。Si(111)表面的悬挂键与C原子相互作用形成不同方向的2sp或3sp杂化,使表面趋于被保护的状态,所以graphene与有C原子修饰的Si(111)表面只是成很弱的化学键。通过对态密度和体系能带的分析,发现,当修饰Si(111)面的C原子浓度为1/2层、5/4层、和3/2层时,吸附在有C修饰的表面的graphene能很好地表现出孤立graphene的电子特征。