本文關(guān)鍵詞：扶手型單、多壁硅納米管結(jié)構(gòu)演化及電子特性的密度泛函理論研究

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【摘要】：本文采用密度泛函理論(DFT)對扶手型單、多壁硅管狀團(tuán)簇和扶手型單、多壁硅納米管幾何結(jié)構(gòu)、電子特性、穩(wěn)定性及從扶手型單、多壁硅團(tuán)簇到扶手型單、多壁扶手型硅納米管的結(jié)構(gòu)演變過程進(jìn)行研究,論文主要包括以下內(nèi)容。第一章綜述部分介紹納米材料、團(tuán)簇及納米管的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備方法及生長機(jī)理,說明本文對于扶手型單、多壁硅管狀團(tuán)簇和扶手型單、多壁硅納米管研究的意義和價(jià)值。第二章介紹了密度泛函理論,同時(shí)對于本研究所需用的Gaussian計(jì)算軟件和基組進(jìn)行了簡單介紹。第三章著重研究了扶手型單、多壁硅管狀團(tuán)簇到扶手型單、多壁硅納米管的結(jié)構(gòu)演化過程、穩(wěn)定性及電子特性。在演變過程中先對較短的扶手型單、多壁硅管狀團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)和電子特性進(jìn)行了研究,接著采用逐層生長的方法得到較長的扶手型單、多壁硅管狀團(tuán)簇,并對其進(jìn)行了研究,結(jié)果表明隨著長度的增加扶手型單、多壁硅管狀團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)在逐步接近無限長扶手型單、多壁硅納米管的。以優(yōu)化無虛頻的穩(wěn)定硅管狀團(tuán)簇為基礎(chǔ),利用周期性邊界條件構(gòu)建和研究無限長扶手型單、多壁硅納米管。在對演化過程中的局部構(gòu)型的幾何參數(shù)追蹤測量發(fā)現(xiàn)隨長度的增加,硅管狀團(tuán)簇的增長方式由全局重構(gòu)變?yōu)榫植恐貥?gòu),最后演變?yōu)闊o限長硅納米管。對于電子特性,前線分子軌道和結(jié)合能分別體現(xiàn)了有硅納米管的增長趨勢和在增長過程中變得越來越穩(wěn)定。態(tài)密度和能帶研究表明,所有的硅納米管具較小的準(zhǔn)直接帶隙;扶手型硅納米管屬于窄帶隙半導(dǎo)體范疇。隨著納米管長度的增加,帶隙逐漸減小。它隨著管壁數(shù)目的增加而減小。硅納米管是具有宏觀導(dǎo)電性的準(zhǔn)直接帶隙半導(dǎo)體。第四章對本文的總結(jié)與展望。歸納了本文中的研究結(jié)果,為探究扶手型硅納米管的生長機(jī)理提供理論指導(dǎo),并對本研究的后續(xù)可持續(xù)工作做了展望。
【關(guān)鍵詞】：密度泛函理論 硅納米管 帶隙 周期性邊界條件
【學(xué)位授予單位】：新疆師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-16
• 1.1 納米材料簡介7
• 1.2 納米器件與制造7-9
• 1.2.1 納米器件的發(fā)展7-8
• 1.2.2 納米制造8-9
• 1.3 納米催化9-10
• 1.4 納米生物與醫(yī)學(xué)10-11
• 1.5 團(tuán)簇11-12
• 1.6 碳納米管簡介12-13
• 1.6.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.7 硅納米管13-15
• 1.7.1 硅納米管研究現(xiàn)狀13-14
• 1.7.2 硅納米管的制備14
• 1.7.3 硅納米管的結(jié)構(gòu)類型14
• 1.7.4 硅納米管性能的理論研究14-15
• 1.8 本文的主要工作和研究意義15-16
• 2 密度泛函理論16-21
• 2.1 Thomas-Fermi模型16-17
• 2.2 Hohenberg-Kohn定理17-18
• 2.3 Kohn-Sham方程18-19
• 2.4 交換相關(guān)能泛函19-21
• 2.4.1 局域密度近似(LDA)19-20
• 2.4.2 廣義梯度近似(GGA)20
• 2.4.3 雜化密度泛函(Hybrid DFT)20-21
• 3 硅納米管的密度泛函理論研究21-37
• 3.1 引言21-22
• 3.2 計(jì)算方法及細(xì)節(jié)22-23
• 3.3.計(jì)算結(jié)果分析與討論23-36
• 3.3.1 單壁硅納米管23-30
• 3.3.2 雙壁硅納米管30-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 總結(jié)與展望37-38
• 參考文獻(xiàn)38-51
• 在讀期間發(fā)表的論文51-52
• 后記52

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 吳鵬;劉立仁;祝恒江;鄒艷波;劉志鋒;;InAs雙壁管狀團(tuán)簇及雙壁納米管結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和電子特性的第一性原理研究[J];物理學(xué)報(bào);2012年24期

2 劉志鋒;祝恒江;陳杭;劉立仁;;InAs管狀團(tuán)簇及單壁InAs納米管的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和電子性質(zhì)(英文)[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2011年09期

3 劉東林;劉明星;王賢文;蘇江濤;;用AAO模板法制備硅納米管[J];材料研究學(xué)報(bào);2010年04期

4 劉增濤;傅焰鵬;李晨;楊勇;;竹節(jié)狀硅納米管的制備及鋰離子嵌入/脫出性能研究[J];電化學(xué);2006年04期

5 李俊濤,雷威,張曉兵;場致發(fā)射顯示技術(shù)研究進(jìn)展[J];電子器件;2002年04期

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本文編號：1041491