大孔冠型石墨烯纳米网的掺杂

多孔石墨烯结构，也称为石墨烯纳米网（graphene nanomeshes, GNMs），因其在化学传感、离子过滤和纳米电子学等重要技术中的潜在应用而日益受到关注。被设计为具有分数电子伏特带隙的半导体型 GNMs 是基于石墨烯的电子学的良好候选者，前提是开发出一种稳定且可控的掺杂机制。近期工作表明，对亚纳米孔边缘进行可控钝化并随后通过原子或分子掺杂，可产生 {\it p} 型和 {\it n} 型掺杂的 GNM 结构。然而，这些结构在纳米尺度上难以制造。在此，我们使用第一性原理计算研究孔径对具有更大孔径（可能容纳不止一个掺杂剂）的 GNM 结构掺杂物理的影响。我们表明，即使对于具有相对较大半径的孔，这种掺杂机制也是有效的。我们还研究了每个孔的掺杂剂数量对掺杂稳定性的影响。我们发现，即使掺杂剂在孔中形成纳米团簇，此类结构中也会出现稳定的刚性带 {\it n} 型和 {\it p} 型掺杂——在所研究的所有 {\it n} 型和 {\it p} 型掺杂中均实现了刚性带掺杂。此类掺杂的大孔 GNM 结构作为场效应晶体管和透明导电电极具有潜在应用。