【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石墨烯表面清洁与增强领域，并具体涉及一种基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法。
技术介绍
1、随着电子行业如计算机、通信、自动化等的高速发展给社会带来了巨大的便利，电子器件微型化的同时性能也越来越好。使用石墨烯代替单晶硅的研究也越来越多。此外，石墨烯也是一种具有重要技术意义的材料，因为它具有独特的电学和机械特性，并且在多项研究中观察到了丰富的物理现象。因此，石墨烯是一种很有前途的材料，可用于多种电子应用领域，如晶体管、透明电极和电子传感器等需要控制其电学和结构特性的应用。
2、功能化是改变石墨烯单片结构的一种方法。然而，表面功能化并不容易实现，因为功能化通常发生在石墨烯边缘。此外，石墨烯表面缺陷是石墨烯生产过程中经常发生的，同时也可以通过离子轰击或扫描探针光刻技术的手段有意制造缺陷。扫描探针光刻技术可用于高精度修改石墨烯结构，但这种技术并不适合大规模生产。另一方面，离子束在石墨烯上的扫描速度比机械尖端更快，离子束技术的进步使得光斑尺寸可以小到几纳米直径，但采用离子束制造缺陷的方法成本过高。
3、由上述可知，石墨烯电路开发的下一步是期望通过使用碳原子来使石墨烯形成缺陷来控制电子特性，从而开发出一种用于控制缺陷产生的精确实验光刻方法。
技术实现思路
1、基于现有技术中的上述现状和需求，本专利技术为了解决实验中通过碳原子轰击石墨烯形成缺陷来控制电子特性中数据参数难以确定、多次实验成本高，时间周期长数据分析难的问题，提供了一种基于分子动力学模拟的
2、具体的，本专利技术提供一种基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法，包括如下步骤：
3、(1)使用lammps程序进行碳原子轰击石墨烯模拟，通过packmol软件构建石墨烯的单片状初始结构模型，其系统的原子数量、系统的边界条件以及系统大小由所需要石墨烯器件大小决定；
4、(2)对packmol构建出的data模型文件进行能量最小化操作，以期在模型过程中不产生原子飞出盒子等错误；
5、(3)依据步骤(1)中初始石墨烯的种类选取石墨烯与碳原子相互作用力的力场，并给定力场合适的参数；
6、(4)对石墨烯的原子系统进行升温弛豫，使得结构达到平衡状态；
7、(5)给碳原子一定的初始能量使其开始轰击石墨烯；
8、(6)获取相应数据与结果。
9、其中，步骤(1)中本专利技术使用lammps程序进行经典md模拟。
10、其中，步骤(3)中采用tersoff势函数，原子之间的相互作用式(a)如下：
11、
12、该力场是一种三体势即tersoff势函数。e是模拟过程中的能量大小。它包括了原子与原子键之间的作用力大小。并且vij是一种基于zbl电位的斥力，其式(b)如下：
13、
14、vzbl和vtersoff表示为原子与原子键之间的电位参数和形状控制参数。此外，ff(rij)表示各个原子之间的受力大小。
15、此外，基于上述方法，本专利技术还提供一种石墨烯的改性方法，所述方法为通过碳原子轰击石墨烯实现其改性；其中，碳原子轰击石墨烯所施加的力场的能量大于等于45ev。
16、其中，在碳原子轰击石墨烯的立场中，当施加的能量介于0.1和100ev之间时，模拟的时间步长为0.05fs；施加的能量介于100ev和100kev时，模拟的时间步长为0.01fs。
17、具体的，碳原子轰击石墨烯的实现通过上述一种基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法来获得和实施。
18、本专利技术的有益效果为：本专利技术提出的一种基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法，能够通过建立的理论模型准确、快速、有效地获得出为实现石墨烯材料的表面改性所需的能量，极大地提高效率，为探索控制缺陷产生的精确实验光刻方法提供了新策略，并避免了实验带来的高成本、难实现和应用性差等问题。有利于实现石墨烯集成器件的制造，促进分子和纳米电子学的全面发展。
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1.一种基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法，其特征在于，步骤(1)中使用LAMMPS程序进行碳原子轰击石墨烯模拟。
3.根据权利要求1或2所述的基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法，其特征在于，步骤(3)中采用Tersoff势函数，原子之间的相互作用式如下：
4.一种石墨烯的改性方法，其特征在于，所述方法为通过碳原子轰击石墨烯实现其改性；其中，碳原子轰击石墨烯所施加的力场的能量大于等于45eV。
5.根据权利要求4所述的石墨烯改性方法，其特征在于，当施加的能量介于0.1和100eV之间时，模拟的时间步长为0.05fs；施加的能量介于100eV和100keV时，模拟的时间步长为0.01fs。
6.根据权利要求4或5所述的石墨烯改性方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-3任一上述的一种基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法获得并实施。
【技术特征摘要】
1.一种基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法，其特征在于，步骤(1)中使用lammps程序进行碳原子轰击石墨烯模拟。
3.根据权利要求1或2所述的基于分子动力学模拟的碳原子轰击石墨烯的方法，其特征在于，步骤(3)中采用tersoff势函数，原子之间的相互作用式如下：
4.一种石墨烯的改性方法，其特征在于，所述方法为通...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏巧铭，郭金艳，康利，王浩，张海涛，夏赫锴，
申请(专利权)人：北京航天新立科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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