碳纳米管(CNT)和石墨烯是典型的一维、二维碳纳米材料,被广泛地应用于微纳制造行业。实际应用时碳纳米材料与金属导线或电极连接,会产生过高的接触电阻和发热,降低元件的使用寿命。因此,利用第一性原理研究掺杂对碳纳米材料与金属电极电接触特性的影响。首先,研究了过渡金属掺杂对CNT、石墨烯电学性能的影响。研究发现,Ti掺杂(5,5)型封闭CNT的赝能隙减小,有效功函数减小;石墨烯表面引入Pd/Zn原子后,石墨烯费米能级处的态密度增大明显,表面活性增加。其次,研究了不同浓度B掺杂对石墨烯吸附多层Au原子的影响。计算了吸附模型的电荷密度分布和电荷转移量,发现随着B掺杂浓度的提高,B原子与Au原子间杂化作用明显,存在较高的电荷密度和电荷转移量,可有效地降低石墨烯与多层Au原子间的接触电阻。最后,研究了P掺杂对石墨烯与多层Cu原子接触的影响,掺杂浓度为3.125%,6.250%和9.375%。分析吸附模型优化后的几何结构和电学性能,发现掺杂原子P不仅为多层Cu原子提供了吸附位点,而且成为石墨烯与多层Cu原子之间转移电子的桥梁。表明P掺杂可以有效改善石墨烯与多层Cu原子界面的几何结构和电学特性。图27幅;表7个;参130篇。