石墨烯（Graphene）自2004年發現以來，成為凝聚態物理與材料科學等領域的一個研究熱點。石墨烯的超高室溫載流子遷移率與可剪裁加工的特性，使其成為未來納米電子學器件的重要候選材料。石墨烯本身是零帶隙材料，如果直接用其構筑場效應晶體管（FET）器件，門控效果極其有限，難以實現開關特性。目前的一種解決方案是，把石墨烯裁剪成在橫向方向為有限尺寸的石墨烯納米帶結構，電子在橫向上受限，納米帶則成為典型的準一維系統，石墨烯的能隙被打開。因此，如何高效、可控地制備石墨烯納米帶（寬度到10 nm左右或以下）是當前該領域的一個充滿挑戰的重要研究課題。

Armchair(2,2)石墨烯納米帶的原子結構，邊界由H原子鈍化。將藍色標記的C原子用分別用N原子和B原子進行替換。由能帶結構圖和以及藍色箭頭標記的邊界態的電荷密度分布圖可以發現：1）Fermi能級附近的電子態主要由石墨烯納米帶兩側Zigzag形狀邊界上C原子的電子態貢獻;2）N或B原子雜質的引入使得X點能帶結構退簡并，并使帶隙打開，從而出現了金屬向半導體性質的轉變。

單層(2,2)石墨烯納米帶場效應晶體管的原子結構，通過在黃色標記的C原子位置替代N原子得到半導體性質的透射通道。在給定偏壓下，電流強度隨門電壓的變化關系發現，器件的開關比（I_on/I_off）高達2000。器件區長度嚴重影響場效應晶體管的性能，較小的次臨界斜率（S<100mV/decade）和較大的開關比（I_on/I_off >100）要求器件中心的長度需要大于5nm。

Ref.: Bing Huang, Qimin Yan, Gang Zhou, Jian Wu, Binglin Gu, Wenhui Duan, Feng Liu., “Making a field effect transistor on a single graphene nanoribbon by selective doping” Appl. Phys. Lett. 91,253122(2007)

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