Spin Gapless Semiconductor−Metal−Half-Metal Properties in Nitrogen-Doped Zigzag Graphene Nanoribbons
Source abstract
Abstract
The geometries, formation energies, and electronic and magnetic properties of N-doping defects, including single atom substitution and pyridine- and pyrrole-like substructures in zigzag graphene nanoribbons (ZGNRs), were investigated by means of spin-unrestricted density functional theory computations. The edge carbon atoms are more easily substituted with N atoms, and three-nitrogen vacancy (3NV) defect and four-nitrogen divacancy (4ND) defect also prefer the ribbon edge. Single N atom substitution and pyridine- and pyrrole-like N-doping defects can all break the degeneracy of the spin polarization of pristine ZGNRs. One single N atom substitution makes the antiferromagnetic semiconducting ZGNRs into spin gapless semiconductors, while double edge substitution transforms N-doped graphenes into metals. Pyridine- and pyrrole-like N-doping defects make ZGNRs into half-metals or spin gapless semiconductors. These results suggest the potential applications of N-doped ZGNRs in nanoelectronics.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Graphene research and applications · Advancements in Battery Materials · 2D Materials and Applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Institute of New Energy Material Chemistry, College of Chemistry, Institute of Scientific Computing, Nankai University, Tianjin 300071, People’s Republic of China
Department of Chemistry, Institute for Functional Nanomaterials, University of Puerto Rico, Rio Piedras Campus, San Juan, Puerto Rico 00931
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