本文關(guān)鍵詞：硼氮雜化石墨烯納米帶及碳納米管的非線性光學(xué)性質(zhì)的理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在過去的幾十年中,非線性光學(xué)(NLO)材料在光通訊、光計算和光信息處理等方面的應(yīng)用吸引了人們的廣泛關(guān)注。隨著信息時代的到來,設(shè)計和合成高性能的非線性光學(xué)材料對于光電器件的實際制備和開發(fā)具有重要的意義。石墨烯、碳納米管(CNT)等碳納米材料的獨特的電子結(jié)構(gòu)和優(yōu)越的穩(wěn)定性,使其在多方面產(chǎn)生了廣闊的應(yīng)用前景。本文采用量子化學(xué)計算方法,對BN雜化的石墨烯納米帶(GNR)及碳納米管進行非線性光學(xué)性質(zhì)的理論研究,同時對分子的結(jié)構(gòu)與非線性光學(xué)效應(yīng)之間的關(guān)系進行了探討。我們希望該研究能為設(shè)計更高效實用的非線性光學(xué)材料提供新思路和有價值的理論線索。具體研究結(jié)果如下:一、我們研究了BN雜化石墨烯納米帶的4種不同的雜化方式對非線性光學(xué)性質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn),在我們的研究體系中,與BN雜化的碳納米管相比,BN雜化石墨烯納米帶具有更好的二階非線性光學(xué)效應(yīng)。并且石墨烯納米帶中BN納米帶的雜化方式對于增加第一超極化率(β0)有很重要的作用。例如,在內(nèi)部或外部BN雜化的石墨烯納米帶中,B原子處于石墨烯納米帶邊緣或更靠近邊緣的位置能更有效地增加第一超極化率。不論是內(nèi)部還是外部BN雜化的石墨烯納米帶,尺寸效應(yīng)對增加第一超極化率都有很明顯的作用。更重要的是,我們發(fā)現(xiàn)非線性和透光性的矛盾可以通過控制石墨烯納米帶中BN納米帶的位置、尺寸、形狀來調(diào)節(jié)。二、我們研究了一系列含有不同C/BN比例的硼氮雜化碳納米管的結(jié)構(gòu)和非線性光學(xué)性質(zhì)。這些BN雜化碳納米管在形式上可以看作是由石墨烯納米帶和BN納米帶卷曲而成,我們用(CBN)R-NT表示。研究表明,隨著(CBN)R-NT中C/BN比例的增加,第一超極化率快速地增加。同時,我們將(CBN)R-NT與在形式上可看作由碳納米管和BN納米管構(gòu)成的硼氮雜化碳納米管(CBN)T-NT做了比較,發(fā)現(xiàn)(CBN)R-NT具有更好的穩(wěn)定性,非線性光學(xué)性質(zhì)和在可見光范圍內(nèi)的透光性。此外,我們也研究了C/BN比例為1:1的(CBN)R-NT的管徑效應(yīng)和管長效應(yīng),研究發(fā)現(xiàn),管徑效應(yīng)和管長效應(yīng)都能增加β0值,但是與管徑效應(yīng)相比,管長效應(yīng)能更有效地增加(CBN)R-NT的第一超極化率。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯納米帶 碳納米管 BN雜化 非線性光學(xué)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-16
• 1.1 非線性光學(xué)簡介10
• 1.2 非線性光學(xué)的起源和發(fā)展10-12
• 1.3 非線性光學(xué)的分類12-14
• 1.4 二階非線性光學(xué)有機材料14-16
• 第2章 理論計算方法16-21
• 2.1 密度泛函理論16-18
• 2.1.1 Born - Oppenheimer近似16
• 2.1.2 Hartree - Fock近似16-17
• 2.1.3 Hohenberg  Kohn定理17-18
• 2.2 計算 β 的量子化學(xué)方法18-21
• 2.2.1 從頭計算法18-19
• 2.2.2 半經(jīng)驗方法19
• 2.2.3 完全態(tài)求和（SOS）方法19-21
• 第3章 硼氮雜化石墨烯納米帶的非線性光學(xué)性質(zhì)的理論研究21-32
• 3.1 背景簡介21-22
• 3.2 計算細節(jié)22-23
• 3.3 結(jié)果和討論23-31
• 3.3.1 幾何結(jié)構(gòu)、能量和NBO電荷23-25
• 3.3.2 h-BN-GNRs和h-BN-CNTs的電子性質(zhì)的比較25-26
• 3.3.3 尺寸效應(yīng)對極化率和超極化率的影響26-29
• 3.3.4 透光性29-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 硼氮雜化碳納米管的非線性光學(xué)性質(zhì)的理論研究32-42
• 4.1 背景簡介32-33
• 4.2 計算細節(jié)33-34
• 4.3 結(jié)果與討論34-41
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)34-37
• 4.3.2 (C_3(BN)_3)_(R-)NT與(C_3(BN)_3)_(T-)NT的比較37-39
• 4.3.3 管徑效應(yīng)和管長效應(yīng)39-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 參考文獻42-52
• 作者簡介及攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表和完成的論文52-53
• 致謝53

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