石墨烯量子點結(jié)構(gòu)多樣,性能豐富,在納米器件領(lǐng)域具有較大的潛在應(yīng)用。由于可能的結(jié)構(gòu)數(shù)目過多,對石墨烯量子點結(jié)構(gòu)和性能的系統(tǒng)研究仍然是一個挑戰(zhàn)。本文提出了一個有效的解決方案,包括結(jié)構(gòu)識別、能隙評估模型以及蒙特卡洛樹搜索。運用結(jié)構(gòu)識別技術(shù),我們對碳原子數(shù)目較小的石墨烯量子點進(jìn)行了高通量第一原理計算;考慮局域成鍵環(huán)境,我們確定了6種不等價碳原子和13種碳碳鍵,提出了多參數(shù)緊束縛模型與第一性原理計算數(shù)據(jù)擬合,得到很好的結(jié)果,可以高精度并快速評估體系的能隙。結(jié)合蒙特卡洛樹搜索方法和等價性判斷,我們找出了不同碳原子數(shù)下結(jié)構(gòu)和能隙分布之間的關(guān)聯(lián),并通過第一性原理計算證實了相關(guān)結(jié)果。我們發(fā)現(xiàn),對于不同飽和氫原子數(shù)的石墨烯量子點,氫原子的化學(xué)勢會影響體系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,有著相同碳、氫原子的同分異構(gòu)體的穩(wěn)定性隨能隙增大而增加。由于量子限制效應(yīng)的存在,一般的高對稱結(jié)構(gòu)能隙往往隨著尺寸的增加而減少,而我們的搜索發(fā)現(xiàn)最大能隙隨著碳原子數(shù)的增加表現(xiàn)出波動,這反映出體系的能隙依然主要由結(jié)構(gòu)特征決定。我們的結(jié)果展示了石墨烯量子點能隙隨結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出豐富的多樣性,這有助于拓展石墨烯量子點在納米光電器件、生物醫(yī)學(xué)熒光標(biāo)記等領(lǐng)域的潛... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 石墨烯納米帶的電子結(jié)構(gòu)
        1.1.1 鋸齒型石墨烯納米帶
        1.1.2 扶手椅型石墨烯納米帶
    1.2 石墨烯量子點
        1.2.1 石墨烯量子點的電子性質(zhì)
        1.2.2 石墨烯量子點的磁性
    1.3 本文的主要內(nèi)容
第二章 第一性原理計算方法
    2.1 Bonn-Oppenheimer近似
    2.2 Hartree-Fock方法
    2.3 密度泛函理論
        2.3.1 基本原理
        2.3.2 交換關(guān)聯(lián)泛函
        2.3.3 贗勢方法
    2.4 第一性原理計算細(xì)節(jié)
第三章 石墨烯量子點電子結(jié)構(gòu)的模型計算
    3.1 緊束縛方法
    3.2 休克爾分子軌道法
    3.3 多參數(shù)緊束縛模型
    3.4 小結(jié)
第四章 蒙特卡洛樹搜索方法
    4.1 小體系石墨烯量子點的穩(wěn)定性和電子性質(zhì)
        4.1.1 結(jié)構(gòu)的表征與不合理結(jié)構(gòu)的排除
        4.1.2 小體系量子點穩(wěn)定性與能隙的關(guān)系
    4.2 蒙特卡洛樹搜索
        4.2.1 算法流程
        4.2.2 結(jié)果與討論
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3181410