通過Landauer-BUttiker公式計算得到：
[0021] 其中，Vb為施加在左右電極上的偏壓，μ#μR為左右電極化學勢，fR為左 右電極的費米分布函數(shù)。
[0022] 以下為3類基于硼氮原子鏈的負微分電阻原子尺度納米器件的測試過程及測試 結(jié)果。1、BnNn+1型硼氮原子鏈負微分電阻原子尺度納米器件
[0023] 如圖1 (a)所示，對于BnNn+1?硼氮原子鏈負微分電阻原子尺度納米器件，中間硼氮 原子鏈中的硼氮原子交替連接，且氮原子數(shù)比硼原子數(shù)多一個。此時，硼氮原子鏈兩端分別 連接兩個半無限長的硼氮石墨烯納米帶電極，這樣三部分共同構(gòu)成了BnNn+1型硼氮原子鏈 兩電極器件結(jié)構(gòu)。
[0024] 當在左右電極施加偏壓時，此兩電極結(jié)構(gòu)達到一種非平衡狀態(tài)，此時通過采用非 平衡格林函數(shù)方法，根據(jù)Landauer公式計算得到中間硼氮原子鏈的電子透射函數(shù)T(E，Vb); 然后通過Landauer-BUttiker公式計算各個偏壓下通過硼氮原子鏈的電流值。
[0025] 這里給出了三個例子，即B3N4、B4N5和B具三個樣品的結(jié)果。施加偏壓范圍從0到 1. 0V，其伏安特性曲線如圖2所示?？梢娙齻€樣品均表現(xiàn)出負微分電阻行為，均有一個較明 顯的電流峰值，約3μA。為了理解這一現(xiàn)象，以B3N4為例，分析了其在0.IV和1. 0V時的電 子透射率函數(shù)，如圖3所示。在0.IV時，偏壓窗內(nèi)（兩虛線之間）有一較大的透射峰，透射 率近乎為1，這主要是由于其具有較廣延的電子傳輸態(tài)。例如，在-〇. 〇5eV處，其電子傳輸態(tài) 如圖3中插圖所示。在中間硼氮原子鏈上和兩端電極上側(cè)均有較廣延的電子態(tài)分布，這對 其電子輸運起主要貢獻。然而，隨著偏壓的增大，費米能級附近的透射譜峰逐漸遠離費米能 級向負能量方向移動，甚至在1.0V時移除偏壓窗，此時費米能級附近不再有電子態(tài)分布， 電子透射率也幾乎為零，進而導致了負微分電阻行為。因此，BnNn+1型硼氮原子鏈可成為負 微分電阻納米器件的候選材料。
[0026] 2、BnNn1型硼氮原子鏈負微分電阻原子尺度納米器件
[0027] 如圖1 (b)所示，對于BnNn1型硼氮原子鏈負微分電阻原子尺度納米器件，中間硼氮 原子鏈中的硼氮原子交替連接，且氮原子數(shù)比硼原子數(shù)少一個。同理，硼氮原子鏈兩端分別 連接兩個半無限長的硼氮石墨烯納米帶電極，這樣三部分共同構(gòu)成了BnNni型硼氮原子鏈 兩電極器件結(jié)構(gòu)。
[0028] 技術(shù)方法與上述情況相同。
[0029] 這里也給出了三個例子，S卩B4N3、B5N4和B6N5三個樣品的結(jié)果，其伏安特性曲線如 圖4所示。與BnNn+1型硼氮原子鏈負微分電阻原子尺度納米器件不同是的ΒΛ，硼氮原 子鏈負微分電阻原子尺度納米器件的伏安特性曲線出現(xiàn)了兩個明顯的電導峰，有兩個負微 分電阻過程。為了理解這一現(xiàn)象，以Β4Ν3為例，分析了其在0. 1V、0. 4V、0. 5V和1. 0V時的電 子透射率函數(shù)，如圖5所示?？梢姡?.IV時，在費米能級附近電子傳輸態(tài)較廣延，在偏壓 窗內(nèi)出現(xiàn)了較大的透射譜峰，進而導致了其第一個電導峰，但隨著偏壓增大，透射譜峰逐漸 向負能量區(qū)間移動，在〇. 3V時移出了偏壓窗。此時偏壓窗內(nèi)電子傳輸態(tài)比較局域化，導致 電子透射率較小，而出現(xiàn)了電導谷。隨后，偏壓增大，電子傳輸態(tài)變得更廣延些，透射譜峰暫 未向負能量區(qū)間移動，此時電導變大，在〇. 6V時出現(xiàn)了第二個電導峰。但隨著偏壓進一步 增大，費米能級附近的電子傳輸態(tài)變得非常局域化直至消失，導致電子不能透射，通過硼氮 原子鏈的電流幾乎為零。因此，經(jīng)過這一系列的變化，8"義 1型硼氮原子鏈納米器件有兩個 電導峰值，出現(xiàn)了兩個負微分電阻過程。
[0030] 3、BnNn型硼氮原子鏈負微分電阻原子尺度納米器件
[0031] 如圖1(c)所示，對于BnNn型硼氮原子鏈負微分原子尺度納米器件，中間硼氮原子 鏈中的硼氮原子交替連接，且氮原子數(shù)等于硼原子數(shù)。同理，硼氮原子鏈兩端分別連接兩個 半無限長的硼氮石墨烯納米帶電極，這樣三部分共同構(gòu)成了BnNn型硼氮原子鏈兩電極器件 結(jié)構(gòu)。
[0032] 技術(shù)方法與上述情況相同。
[0033] 這里給出的三個例子分別是B3N3、B4N4和B5N5三個樣品的結(jié)果，其伏安特性曲線如 圖6所示。與BnNn凓硼氮原子鏈負微分電阻原子尺度納米器件相似，ΒΛ型硼氮原子鏈負 微分電阻原子尺度納米器件的伏安曲線也表現(xiàn)出了雙負微分電阻過程行為。然而，不同的 是，其電流峰值僅為約6ηΑ量級，遠小于ΒηΝη1型硼氮原子鏈負微分電阻原子尺度納米器件 的3μΑ電流峰值，相關(guān)機制與ΒηΝη1型硼氮原子鏈負微分電阻原子尺度納米器件相同。
[0034] 以上描述了本發(fā)明的基本形狀構(gòu)造、技術(shù)方案、基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解。本發(fā)明不受上述樣品例子的限制，凡符合上述三種硼氮原子鏈 (即BnNn+1、BnNni、BnNn)納米器件分類的結(jié)構(gòu)均落入本發(fā)明保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于硼氮原子鏈的負微分電阻原子尺度納米器件，其特征在于由左電極、右電 極及左電極和右電極之間的硼氮原子鏈構(gòu)成，其中左電極和右電極分別為鋸齒型硼氮石墨 烯納米條帶，硼氮原子鏈根據(jù)硼原子和氮原子個數(shù)不同分為以下三類BnNn+1、BnNnJPBnNn， 硼氮原子鏈中硼原子與氮原子交替連接并且該硼氮原子鏈的兩端分別連接左電極和右電 極。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硼氮原子鏈的負微分電阻原子尺度納米器件，其特征在 于：所述的硼氮原子鏈BnNn+1、BnNn減BnNn中η為3、4、5或6。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于硼氮原子鏈的負微分電阻納米器件，由左電極、右電極及左電極和右電極之間的硼氮原子鏈構(gòu)成，其中左電極和右電極分別為鋸齒型硼氮石墨烯納米條帶，硼氮原子鏈根據(jù)硼原子和氮原子個數(shù)不同分為以下三類BnNn+1、BnNn-1和BnNn，硼氮原子鏈中硼原子與氮原子交替連接并且該硼氮原子鏈的兩端分別連接左電極和右電極。本發(fā)明通過調(diào)控硼氮原子鏈中硼氮原子個數(shù)來實現(xiàn)不同的電子輸運性質(zhì)，得到不同的負微分電阻行為，可作為負微分電阻原子尺度納米器件的候選材料。
【IPC分類】B82Y30/00, H01L29/86, H01L29/20, B82Y40/00
【公開號】CN105355651
【申請?zhí)枴緾N201510654878
【發(fā)明人】安義鵬, 張夢君, 劉海瑞, 劉志勇, 王天興, 付召明, 焦照勇
【申請人】河南師范大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月12日