近年來以石墨烯為代表的二維納米材料掀起了納米電子學(xué)和材料學(xué)等多領(lǐng)域的研究熱潮。新型二維納米材料具有獨(dú)特的幾何構(gòu)型和豐富而優(yōu)異的電、光、力和磁等性質(zhì)。最近,由V和13-15族元素組成的二維納米結(jié)構(gòu)也吸引著越來越多的目光。本文首先在緒論中簡要介紹了納電子學(xué)和納米材料的發(fā)展,重點(diǎn)介紹了二維納米材料的研究進(jìn)展,接著介紹了研究方法和理論。在第三至五章中,整理了基于第一性原理有關(guān)三種低維納米結(jié)構(gòu)的研究工作:設(shè)計(jì)了氮烯（Nitrogene）的等電子對應(yīng)結(jié)構(gòu)Pmma-CO單層。這種結(jié)構(gòu)具有2.4eV的直接帶隙,其直接帶隙性質(zhì)在高達(dá)12%的應(yīng)力下依然可以保持,并且在能量、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)和力學(xué)上的有良好穩(wěn)定性。Pmma-CO單層顯示出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度(面內(nèi)剛度高達(dá)475.7 Nm^-1)。一旦合成,Pmma-CO單層將有望用于增強(qiáng)納米聚合物復(fù)合材料的機(jī)械性能。還設(shè)計(jì)了具有1.56eV直接帶隙的二維四方（t-）AlP納米結(jié)構(gòu)。在驗(yàn)證其穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,不僅研究了光、電和力學(xué)性質(zhì),還探討了施加應(yīng)力對電子性質(zhì)的調(diào)控。發(fā)現(xiàn)t-AlP在相當(dāng)小的雙軸應(yīng)力條件下可以發(fā)生直接-間接帶隙和半導(dǎo)體-金屬的性質(zhì)... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

現(xiàn)代新科學(xué)研究范式

碩士研究生學(xué)位論文 第二章 理論條件，即不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則自動(dòng)設(shè)置微調(diào)晶格參數(shù)，繼續(xù)進(jìn)行計(jì)構(gòu)。進(jìn)行幾何優(yōu)化的收斂條件可以根據(jù)具體的研究需要而定，一常用的條件有[39]：洽場收斂判據(jù)：對給定的結(jié)構(gòu)體系連續(xù)兩次自洽場計(jì)算得到的總能判據(jù)：每個(gè)原子所受的晶體內(nèi)作用力即單個(gè)原子受力小于設(shè)定值力判據(jù)：每個(gè)結(jié)構(gòu)模型單元中的應(yīng)力小于設(shè)定值；移判據(jù)：連續(xù)兩次結(jié)構(gòu)參數(shù)變化引起的原子位移量小于設(shè)定值。各參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)收斂值以內(nèi)，即滿足各收斂判據(jù)則可以認(rèn)為優(yōu)化一般來說，收斂判據(jù)精度要求越高，幾何優(yōu)化得到的結(jié)構(gòu)越接近存要求會(huì)越高。

子譜進(jìn)行初步判斷，虛頻的出現(xiàn)代表動(dòng)力學(xué)的不穩(wěn)定性。我們發(fā)現(xiàn)有 Pmma 對稱性的另一種CO 單層結(jié)構(gòu)有最低的能量。在其矩形原胞中有兩個(gè)碳原子和兩個(gè)氧原子，優(yōu)化后的晶格常數(shù)a=2.64 和 b=2.27 ，如圖 3.1（b）所示，接近于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)。平均 C-C 和 C-O 鍵長分別為 1.59 和 1.41 。沿著 a 方向，C 原子形成 Z 字形鏈，O 原子排列在兩側(cè)。沿 b 方向 C-O鍵起主干作用，每個(gè) O 原子與兩個(gè) C 原子成鍵。3.2單層碳氧烯的穩(wěn)定性在對可能的 CO 單層結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何優(yōu)化和初步的穩(wěn)定性判斷后，就可以針對其中最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步論證其各方面的穩(wěn)定性。在第一性原理理論計(jì)算中，我們可以從能量、頻率、動(dòng)力學(xué)、力學(xué)常數(shù)等多角度進(jìn)行穩(wěn)定性的驗(yàn)證和分析。對 Pmma-CO 單層，本節(jié)從結(jié)合能、聲子譜、分子動(dòng)力學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定判定四個(gè)角度研究其穩(wěn)定性。


本文編號：3455360