碳元素由于其豐富多樣的雜化形式擁有大量的同素異形體,特別是自2004年石墨烯被成功制備以來,碳薄膜材料如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。這些碳薄膜材料展現(xiàn)出了奇異的物理、化學(xué)性質(zhì)。另一方面,拓?fù)洳牧鲜悄壳澳蹜B(tài)物理領(lǐng)域的研究熱點,各種拓?fù)湎嘞嗬^被提出。譬如,零維的節(jié)點、一維的節(jié)線、二維的節(jié)面。盡管某些二維薄膜材料也擁有拓?fù)湫再|(zhì),與三維材料相比,其維度嚴(yán)重限制一些復(fù)雜的拓?fù)湎嘣诙S薄膜材料中出現(xiàn)的可能。譬如,節(jié)線鏈和Nexus點不可能出現(xiàn)在二維材料中。為了突破維度對拓?fù)湎嗟南拗坪屯卣固急∧げ牧系膽?yīng)用,我們通過堆垛碳薄膜材料的方式設(shè)計拓?fù)洳牧虾蛯ふ倚碌耐負(fù)湎?并對其拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行研究。本文結(jié)合第一性原理計算和緊束縛近似方法提出了可以基于Kagome晶格實現(xiàn)一系列臨界型拓?fù)湎?例如臨界型節(jié)點、臨界型節(jié)線或節(jié)線環(huán)。在破壞Kagome晶格的C₃旋轉(zhuǎn)對稱性后,二次曲線型節(jié)點劈裂為兩個臨界型節(jié)點。將單層的Kagome晶格堆垛成三維層狀結(jié)構(gòu),可以獲得臨界型節(jié)線或節(jié)線環(huán)。此外,我們以Kagome石墨烯為例說明這些臨界型拓?fù)湎嗫梢栽谡鎸嵅牧现袑崿F(xiàn)。我們發(fā)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個空穴摻雜時,這些狄拉克型拓?fù)?.. 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

碳元素的三種軌道雜化類型，(a)sp雜化；(b)sp2雜化；(c)sp3雜化

湘潭大學(xué)碩士畢業(yè)論文3圖1.2石墨烯的二維同素異形體，(a)Penta-graphene；(b)T-graphene；(c)S-graphene；(d)Pentahexoctite；(e)HOPgraphene；(f)Phagraphene；(g)R-heackelite；(h)H-heackelite；(i)O-heackelite。圖1.3實驗上合成的6,6,12-graphyne納米條帶。平帶(flatband)是研究強關(guān)聯(lián)物理相關(guān)性質(zhì)的很好平臺，通常人們構(gòu)建平帶的方法是通過構(gòu)建特殊晶格來實現(xiàn)，一般來說有Kagome晶格、Lieb晶格等。2018年我們課題組提出了兩種由碳薄膜構(gòu)成的Kagome晶格材料—Kagome石墨烯/石墨炔[22](圖1.4(a-b))，Kagome石墨烯可以看成是用正三角形碳環(huán)替換石墨烯的每一個碳原子獲得。其晶格常數(shù)為a(=b)=5.19，正三角形碳環(huán)內(nèi)部的鍵長為1.42,環(huán)與環(huán)之間的鍵長為1.35。當(dāng)我們把三角形之間的兩個碳原子

湘潭大學(xué)碩士畢業(yè)論文3圖1.2石墨烯的二維同素異形體，(a)Penta-graphene；(b)T-graphene；(c)S-graphene；(d)Pentahexoctite；(e)HOPgraphene；(f)Phagraphene；(g)R-heackelite；(h)H-heackelite；(i)O-heackelite。圖1.3實驗上合成的6,6,12-graphyne納米條帶。平帶(flatband)是研究強關(guān)聯(lián)物理相關(guān)性質(zhì)的很好平臺，通常人們構(gòu)建平帶的方法是通過構(gòu)建特殊晶格來實現(xiàn)，一般來說有Kagome晶格、Lieb晶格等。2018年我們課題組提出了兩種由碳薄膜構(gòu)成的Kagome晶格材料—Kagome石墨烯/石墨炔[22](圖1.4(a-b))，Kagome石墨烯可以看成是用正三角形碳環(huán)替換石墨烯的每一個碳原子獲得。其晶格常數(shù)為a(=b)=5.19，正三角形碳環(huán)內(nèi)部的鍵長為1.42,環(huán)與環(huán)之間的鍵長為1.35。當(dāng)我們把三角形之間的兩個碳原子


本文編號：3629076