● 摘要
石墨烯具有高的比表面积、高载流子迁移率、高的杨氏模量等诸多优异特性被认为是“后硅时代”半导体电子工业的新材料。然而石墨烯本身是一种零带隙材料，这限制了其在半导体工业之中的应用。针对石墨烯的零带隙，发展出了一系列的石墨烯带隙调控手段，如外加电场，化学掺杂，激光刻蚀以及选择衬底等方法，得到了较好的调制效果。然而离实际的工业应用还有这一定的差距。
二维材料异质结构是近两年来兴起的二维材料特性调控手段，利用不同的二维材料之间的层合能够组合出具有各类优良特性的二维材料，在很长一段时间内将是研究的热点，并有望在石墨烯带隙调控方面取得突破。石墨烯基二维材料异质结构主要有两类，第一类是范德华力异质结构，另一类是非范德华力异质结构。非范德华力异质结构由于界面处杂质污染带来的影响会使得石墨烯的迁移率显著降低，使得石墨烯基非范德华力异质结构在应用上存在着困难，而石墨烯基范德华力异质结构由于界面存在着“自清洁”作用，能保持良好的化学及电子结构特性，目前已在石墨烯基二维异质结构光电特性调控方面的研究取得重要进展。
本文采用第一性原理计算及密度泛函计算软件，研究了石墨烯/六方氮化硼二维异质结构与石墨烯/过渡金属二硫属化物二维异质结构对石墨烯电子特性及带隙特性调控的影响，分别计算了石墨烯/六方氮化硼二维异质结构与石墨烯/二硫化钼异质结构的可能构型，及分析构型与能量稳定性的关系，并作了晶格参数及层间距的优化。然后研究了异质结构的结构特征，即构型、层间距及晶格失配对石墨烯带隙特性的影响，并分析可能的调制的手段。之后分析计算了外加垂直电场对石墨烯/二硫化钼异质结构带隙特性及载流子迁移率的影响。最后对异质结构调制石墨烯带隙特性调控机理进行了分析总结，结合异质结构调控石墨烯的带隙特性及如何在调制带隙的同时保持石墨烯高的电子迁移率提出了可能的调制手段。