發(fā)布時(shí)間：2017-04-09 21:16

  本文關(guān)鍵詞：砷烯納米管的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自從人們發(fā)現(xiàn)石墨烯、BN、過度金屬硫化物等二維納米材料,由于它們特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),同時(shí)具有良好的力學(xué)、電學(xué)等物理特性而受到廣泛的關(guān)注,被廣泛地應(yīng)用在材料、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。2014年以來,人們?cè)趯?shí)驗(yàn)上制備出一種新型的二維材料-磷烯,同時(shí)也對(duì)砷烯和銻烯進(jìn)行了科學(xué)的理論預(yù)測(cè),他們都屬于第Ⅴ主族的元素,最外層有五個(gè)電子,原子經(jīng)過SP3雜化的方式成鍵,因此具有不同的構(gòu)型。人們發(fā)現(xiàn)磷烯具有黑磷、藍(lán)磷等多種同素異形體,砷烯也具有類黑磷和類藍(lán)磷兩種構(gòu)型方式。砷烯具有很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)性能。過去,人們都希望把二維晶體卷曲形成新的納米管結(jié)構(gòu),而這些新的一維納米管結(jié)構(gòu)也具有比二維的結(jié)構(gòu)更好的物理性能,可以被廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)。因此,考慮到砷烯作為一新型的二維結(jié)構(gòu),我們對(duì)砷烯進(jìn)行類似于碳納米管的卷曲方式進(jìn)行卷曲,得到砷烯納米管結(jié)構(gòu),對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的理論預(yù)測(cè)。我們采用了基于密度泛函理論的第一性原理方法,依托VASP和CP2K軟件包,研究了一種新型的一維管狀材料-砷烯納米管。首先對(duì)砷烯納米管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算模擬,我們得到了可能存在的砷烯納米管的基本結(jié)構(gòu),分析不同管徑大小的結(jié)構(gòu)信息。然后,依照我們得到的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),對(duì)他們的電子性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行研究。我們的研究結(jié)果表明:砷烯納米管是一種具有較大帶隙的半導(dǎo)體,其帶隙大小一般在1.6eV以上。其中,扶手椅型砷烯納米管具有直接帶隙的特點(diǎn),而鋸齒型砷烯納米管具有間接帶隙的特點(diǎn)。對(duì)于管徑小于5.5?的砷烯納米管,其帶隙都隨著半徑的增大而逐漸增大,而管徑大于5.5?的砷烯納米管的帶隙都對(duì)著半徑的增大而逐漸減小,并逐漸趨于二維砷烯結(jié)構(gòu)的帶隙值。我們通過對(duì)砷烯納米管的應(yīng)力調(diào)控,發(fā)現(xiàn)應(yīng)力會(huì)對(duì)砷烯納米管的帶隙有著非常大的影響。對(duì)(8,8)和(13,0)納米管進(jìn)行-9%~9%的應(yīng)力調(diào)控,可以使砷烯納米管的帶隙從1.6eV減小到0.2eV左右,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生直接帶隙與直接帶隙之間的轉(zhuǎn)化。我們還利用第一性原理分子動(dòng)力學(xué)的方法,對(duì)砷烯納米管進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬。通過對(duì)不同管徑大小的砷烯納米管在不同溫度的分子動(dòng)力學(xué)模擬,發(fā)現(xiàn)管徑在4.0?以上的納米管在室溫及更高的溫度條件(800K)下仍然可穩(wěn)定地存在。
【關(guān)鍵詞】：砷烯納米管 電子結(jié)構(gòu) 應(yīng)力調(diào)控 穩(wěn)定性 第一性原理
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O627.521;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-13
• 1.1 二維納米材料8-10
• 1.2 一維納米管結(jié)構(gòu)10-11
• 1.3 本論文研究的目的及內(nèi)容11-13
• 第2章 理論計(jì)算方法13-22
• 2.1 絕熱近似13-14
• 2.2 單電子近似14-16
• 2.3 密度泛函理論16-20
• 2.3.1 Hohenberg-Kohn定理16
• 2.3.2 Kohn-Sham方程16-18
• 2.3.3 交換關(guān)聯(lián)泛函18-20
• 2.4 計(jì)算軟件介紹20-22
• 第3章 砷烯納米管的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及電子結(jié)構(gòu)研究22-33
• 3.1 引言22-23
• 3.2 計(jì)算模型及方法23-24
• 3.3 砷烯納米管結(jié)構(gòu)分析24-27
• 3.4 砷烯納米管的穩(wěn)定性27-28
• 3.5 砷烯納米管的電子結(jié)構(gòu)28-32
• 3.6 結(jié)論32-33
• 第4章 總結(jié)與展望33-35
• 4.1 總結(jié)33
• 4.2 展望33-35
• 參考文獻(xiàn)35-39
• 致謝39-40
• 個(gè)人簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文40

  本文關(guān)鍵詞：砷烯納米管的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：296144