發(fā)布時(shí)間：2018-09-14 17:03

【摘要】：自2004年誕生以來,石墨烯以其優(yōu)異的性質(zhì)激發(fā)了人們的強(qiáng)烈的興趣。石墨烯是用來制作納米器件的理想材料,近些年關(guān)于石墨烯在納米器件的研究越來越廣泛,而基于石墨烯的微諧振器因其質(zhì)量輕、體積小和機(jī)械共振頻率高等優(yōu)點(diǎn)在傳感器及信號(hào)處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)基于石墨烯的微諧振器進(jìn)行研究,采用分子動(dòng)力學(xué)軟件LAMMPS,運(yùn)用AIREBO勢(shì)函數(shù)對(duì)完美及含有缺陷石墨烯結(jié)構(gòu)的力學(xué)相關(guān)特性進(jìn)行了仿真和分析。論文主要工作如下:1.介紹了石墨烯的基本特性、石墨烯的制備方法、石墨烯的研究現(xiàn)狀以及分子動(dòng)力學(xué)方法的基本概念和主要技術(shù)。2.根據(jù)石墨烯結(jié)構(gòu)特性,構(gòu)建了基于石墨烯的微諧振器,初步確定了結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù),并對(duì)石墨烯諧振器的諧振頻率特性分析。著重分析了在不同應(yīng)力作用下,石墨烯的諧振頻率變化特性。隨著外力的增大,石墨烯的諧振頻率呈現(xiàn)非單調(diào)遞增。3.分析溫度對(duì)石墨烯諧振頻率的影響。將仿真溫度設(shè)置在0.1K至1000K范圍之間,當(dāng)溫度小于75K時(shí),石墨烯的諧振頻率為99.7GHz;當(dāng)溫度在75K至1000K時(shí),其諧振頻率為132.9GHz。分析了不同手性及長(zhǎng)寬比對(duì)石墨烯諧振特性的影響,分析表明手性對(duì)石墨烯的諧振頻率影響不大,而石墨烯的不同長(zhǎng)寬比尺寸對(duì)其諧振頻率影響較大。當(dāng)扶手椅型石墨烯的長(zhǎng)寬比約為1.5時(shí),其諧振頻率為598GHz,而當(dāng)扶手椅型石墨烯的長(zhǎng)寬比約為10時(shí),其諧振頻率為66.4GHz。4.介紹了石墨烯缺陷的定義和類型。分析單原子缺位缺陷和邊界缺陷在不同溫度下對(duì)石墨烯的諧振頻率的影響,并將仿真溫度設(shè)置在0.1K至1000K范圍之間。當(dāng)溫度小于75K時(shí),石墨烯的諧振頻率為99.3GHz;當(dāng)溫度在75K至1000K時(shí),其諧振頻率為132.5GHz。分析不同應(yīng)力對(duì)存在邊界缺陷的石墨烯結(jié)構(gòu)的諧振頻率及振動(dòng)特性的變化影響,含有邊界缺陷的石墨烯諧振頻率增加速度小于完整的石墨烯諧振頻率變化速度。
[Abstract]:Since its birth in 2004, graphene has aroused strong interest for its excellent properties. Graphene is an ideal material for the fabrication of nano-devices. In recent years, graphene has been studied more and more widely in nano-devices, and graphene based microresonators are light because of their light mass. The advantages of small size and high resonance frequency are widely used in sensor and signal processing. In this paper, the microresonator based on graphene is studied, and the mechanical properties of perfect and defective graphene structures are simulated and analyzed by using AIREBO potential function using molecular dynamics software LAMMPS,. The main work of this paper is as follows: 1. The basic properties of graphene, the preparation method of graphene, the research status of graphene and the basic concept and main technology of molecular dynamics are introduced. According to the structure characteristics of graphene, the microresonator based on graphene was constructed, the dimension parameters of the structure were preliminarily determined, and the resonance frequency characteristics of graphene resonator were analyzed. The resonant frequency variation characteristics of graphene under different stresses are emphatically analyzed. With the increase of external force, the resonant frequency of graphene increases by. 3. The effect of temperature on the resonance frequency of graphene was analyzed. When the temperature is less than 75K, the resonant frequency of graphene is 99.7GHz, and when the temperature is 75K to 1000K, the resonant frequency of graphene is 132.9 GHz. The effects of chirality and aspect ratio on the resonance frequency of graphene are analyzed. The results show that the chirality has little effect on the resonance frequency of graphene, but the different aspect ratio of graphene has a great effect on the resonant frequency of graphene. When the aspect ratio of the armchair graphene is about 1.5, the resonant frequency is 598 GHz, and when the aspect ratio of the armchair graphene is about 10:00, the resonant frequency is 66.4 GHz. 4. The definition and type of graphene defects are introduced. The effects of monatomic vacancy defects and boundary defects on the resonant frequencies of graphene at different temperatures are analyzed, and the simulation temperature is set between 0.1K and 1000K. The resonance frequency of graphene is 99.3 GHz when the temperature is less than 75K, and 132.5 GHz when the temperature is between 75K and 1000K. The effect of different stresses on the resonant frequency and vibration characteristics of graphene structure with boundary defects is analyzed. The resonant frequency of graphene with boundary defects increases faster than that of complete graphene.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN751.2;O613.71

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