石墨烯纳米片中的磁性与电子相交叉

调控石墨烯纳米片的内禀磁性与电子结构具有重要的技术意义。在此，我们采用第一性原理计算，对石墨烯纳米片中的磁性与电子相及其调控进行了系统研究。我们阐明了磁性与电子性质对形状和尺寸的复杂依赖关系，并进一步研究了可通过栅极电压调节的载流子掺杂效应。对于无子晶格不平衡的纳米片，在临界尺寸处观察到从非磁相到磁相的转变，我们确认该转变源于边缘两子晶格交界处的扶手椅型缺陷。电子或空穴掺杂同时影响磁性与电子结构，并触发相变。超过临界掺杂浓度，对于无子晶格不平衡的纳米片，观察到从反铁磁相到铁磁相的交叉；而对于有子晶格不平衡的纳米片，则观察到磁性的抑制，以及可能发生的从磁相到非磁相的交叉。在磁性相变的同时，载流子掺杂还引发了半导体到（半）金属的转变。