纳米石墨烯中杂质诱导的自旋能隙不对称性

我们提出了一种独特的方法来控制纳米石墨烯的带隙和磁性质，这可能对纳米电子和自旋电子器件中的应用非常有益。我们表明，沿单条锯齿形边缘的氮化学掺杂打破了石墨烯的子晶格对称性。这导致能隙的打开以及定域在掺杂边缘上的分子轨道的移动，从而获得自旋能隙不对称性，该不对称性在特定条件下可导致半金属性。石墨烯的自旋选择性行为和可调自旋能隙帮助我们获得类似半导体二极管的电流-电压特性，其中沿一个方向流动的电流优先于另一个方向。石墨烯层中间的掺杂导致在纯石墨烯的HOMO和LUMO轨道之间（再次，类似于半导体系统）出现一个定域在锯齿形边缘上的杂质能级，从而减小带隙并增加未配对电子，这也可用于控制石墨烯的电导率。