本文關(guān)鍵詞：受限空間中納米線的結(jié)構(gòu)演化及電子輸運(yùn)性

  更多相關(guān)文章： 納米線 碳納米管 結(jié)構(gòu) 電子輸運(yùn) 受限空間

【摘要】：近年來,一維納米線和碳納米管都是納米材料研究領(lǐng)域中的熱點,在納米電子學(xué)、光電子學(xué)和新一代超大規(guī)模集成電路等方面都具有極為廣泛的應(yīng)用前景。其中,納米線憑借其不同于三維塊體材料的獨(dú)特結(jié)構(gòu)及物理性能而備受關(guān)注。研究表明納米線對氧氣、水蒸氣的敏感度較高,這對其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定造成了很大的威脅。于是人們開始借助碳納米管作為模板來合成納米線。碳納米管具有優(yōu)異的機(jī)械性能、熱力學(xué)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,目前已被廣泛地應(yīng)用于合成一維納米材料。在該方法中,納米線因受到碳納米管空腔的尺度效應(yīng)以及其與管壁上碳原子間的相互作用而有可能擁有更特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。因此使用碳納米管作為模板來合成納米線具有極為廣泛的應(yīng)用前景。本課題主要研究Ni、Ni-C及Si納米線的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。首先利用分子動力學(xué)模擬來研究納米線在碳納米管受限空間中的結(jié)構(gòu)演變特性,然后通過密度泛函理論與非平衡格林函數(shù)結(jié)合的方法來計算所得結(jié)構(gòu)的電子傳輸性質(zhì)。主要的研究內(nèi)容及結(jié)論如下：(1)研究了從碳納米管中獲得的超細(xì)Ni及Ni-C合金納米線的結(jié)構(gòu)及電子輸運(yùn)性質(zhì)。結(jié)果顯示,當(dāng)C原子濃度極低時,C原子優(yōu)先占據(jù)納米線的中間位置并被Ni原子所包圍。隨著C濃度的增大,因受到空間尺寸的限制,C原子不再嚴(yán)格占據(jù)中間位置,并開始形成C-C鍵。有趣的是,這些納米線的電流極化與它們在費(fèi)米能級處的自旋極化是相反的。增加C原子濃度主要通過兩方面來提高Ni-C合金納米線的電阻：減少電子傳輸通道的數(shù)目；降低Ni原子間電子軌道的耦合作用。此外,增大Ni-C合金納米線的直徑會直接增加其電子傳輸通道的數(shù)目從而增大電導(dǎo)。(2)系統(tǒng)地研究了受限空間中Si納米線從3000 K降溫至300 K這一過程中的結(jié)構(gòu)演變,分別探討了碳納米管尺寸、冷速及模板形狀對所得Si納米線結(jié)構(gòu)的影響。由于受到界面相互作用和Si-Si相互作用的影響,以1K/ps的冷速凝固后的Si納米線結(jié)構(gòu)是分層的,由按照晶體Si(100)面排列的最外層結(jié)構(gòu)和類似非晶體的內(nèi)芯結(jié)構(gòu)組成。這種有序和無序結(jié)構(gòu)的混合表現(xiàn)在雙體分布函數(shù)曲線上為第二峰劈裂。凝固過程中由于受到空間尺寸效應(yīng)的影響,與塊體Si相比,Si納米線中形成了更多的五配位團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。增大模板的尺寸不利于所得層狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,而增大冷速會使與管壁相鄰的晶體Si殼層的有序度降低。圓形的碳納米管與方形碳管相比更有助于長程晶體序的形成,這一點主要?dú)w功于其更均勻的曲率。此外,所得Si納米線在電學(xué)方面表現(xiàn)為金屬性質(zhì),而碳納米管的存在會在一定程度上減弱其電子傳輸能力。增大冷速也會減弱Si納米線的電子輸運(yùn)能力。
【關(guān)鍵詞】：納米線 碳納米管 結(jié)構(gòu) 電子輸運(yùn) 受限空間
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 納米線簡介13-19
• 1.1.1 納米線的結(jié)構(gòu)14-16
• 1.1.2 納米線的制備及研究現(xiàn)狀16-17
• 1.1.3 納米線的性能及應(yīng)用17-19
• 1.2 碳納米管簡介19-21
• 1.2.1 碳納米管的性能及應(yīng)用19-20
• 1.2.2 碳納米管受限空間中的填充20-21
• 1.3 本課題的意義及主要研究內(nèi)容21-23
• 第二章 計算方法23-35
• 2.1 經(jīng)典分子動力學(xué)模擬23-30
• 2.1.1 原子間相互作用勢24-27
• 2.1.2 系綜分類27-28
• 2.1.3 邊界條件28-29
• 2.1.4 時間積分算法29-30
• 2.2 密度泛函理論30-31
• 2.3 非平衡格林函數(shù)31-35
• 第三章 碳納米管中Ni及Ni-C納米線的結(jié)構(gòu)及電子輸運(yùn)性質(zhì)35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 計算方法35-37
• 3.3 結(jié)果與討論37-45
• 3.3.1 Ni及Ni-C納米線在碳納米管內(nèi)的結(jié)構(gòu)37-39
• 3.3.2 Ni及Ni-C納米線的電子輸運(yùn)性質(zhì)39-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第四章 受限空間中Si納米線的結(jié)構(gòu)演變及電子輸運(yùn)性質(zhì)47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 計算方法47-48
• 4.3 結(jié)果與討論48-60
• 4.3.1 Si納米線在碳納米管內(nèi)的結(jié)構(gòu)演化48-58
• 4.3.2 Si納米線的電子輸運(yùn)性質(zhì)58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-77
• 致謝77-79
• 附錄79-80
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表80

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1 馬松山;郭銳;徐慧;崔麥玲;;DNA分子材料電子輸運(yùn)研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2010年07期

2 殷子文;劉翠君;李建寬;丁玉保;孟慶云;;金屬Au納米膜的電子輸運(yùn)及非線性效應(yīng)[J];北京化工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年06期

3 沈勁鵬;郭文平;吳戀花;張晨;王勇;陳浩;江建軍;;SiC電子輸運(yùn)的蒙特卡羅模擬[J];功能材料;2007年04期

4 陳默;;碰撞效應(yīng)對超強(qiáng)激光與高密度碳薄膜靶相互作用中快電子輸運(yùn)的影響(英文)[J];強(qiáng)激光與粒子束;2011年02期

5 孫剛，李文連，趙宇，于沂，虞家琪，鐘國柱，趙旭;新型稀土電子輸運(yùn)材料Tb（AcA）_3·phen[J];發(fā)光學(xué)報;1996年01期

6 ;[J];;年期

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1 齊元華;關(guān)大任;武劍;張冬菊;劉成卜;;微結(jié)點力學(xué)性質(zhì)及電子輸運(yùn)行為的理論研究[A];中國化學(xué)會第26屆學(xué)術(shù)年會理論化學(xué)方法和應(yīng)用分會場論文集[C];2008年

2 王書杰;程綱;蔣曉紅;李蘊(yùn)才;黃亞彬;杜祖亮;;WO_3/TiO_2復(fù)合納米薄膜的電子輸運(yùn)過程[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

3 卓俊;黃流興;牛勝利;朱金輝;;低能電子輸運(yùn)的直接模擬和連續(xù)減速算法比較[A];中國核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報告——中國核學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集（第一卷·第6冊）[C];2009年

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2 何軍;新型功能分子器件中的電子輸運(yùn)機(jī)理與計算設(shè)計[D];湖南大學(xué);2012年

3 常博;宏觀量子效應(yīng)調(diào)控的單分子磁體電子輸運(yùn)[D];山西大學(xué);2011年

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2 馬松山;無序體系電子輸運(yùn)中無序作用機(jī)理研究[D];中南大學(xué);2004年

3 余翠;基于不同分子—電極耦合方式的電子輸運(yùn)理論研究[D];南京大學(xué);2011年

4 梁君武;氧吸附和拓?fù)淙毕輰μ技{米管電子輸運(yùn)性能的影響[D];湖南大學(xué);2005年

5 穆培艷;螺旋磁化超晶格調(diào)制下拓?fù)浣^緣體表面電子的隧穿輸運(yùn)[D];大連理工大學(xué);2011年

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本文編號：667195