本文關(guān)鍵詞：扶手型單、雙壁氮化硼納米管結(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】：氮化硼納米管有諸多良好的性能,但由于生長機(jī)理不明確和技術(shù)條件受限制的原因,大大阻礙了氮化硼納米管的生產(chǎn)和應(yīng)用。為探索氮化硼納米管的微觀生長機(jī)理,本文在密度泛函的理論框架下,重點(diǎn)研究了從單雙壁氮化硼團(tuán)簇到單雙壁扶手型氮化硼納米管的演變過程。文章分三部分組成:第一部分對氮化硼團(tuán)簇的概念、基本性質(zhì)和研究意義做了簡單的介紹,并主要介紹了氮化硼納米管的概念、幾何結(jié)構(gòu)、制備方法、主要性能、應(yīng)用前景和研究現(xiàn)狀及研究意義。第二部分介紹了密度泛函理論,對密度泛函理論的發(fā)展過程和主要組成部分做了重點(diǎn)介紹。并大致講述了基于密度泛函理論的的高斯03軟件和基函數(shù)。第三部分在密度泛函的理論框架下,主要研究了單雙壁氮化硼管狀團(tuán)簇和單雙壁扶手型氮化硼納米管的幾何結(jié)構(gòu)、電子特性、穩(wěn)定性以及從單雙壁氮化硼團(tuán)簇到單雙壁扶手型氮化硼納米管的演變過程。在演變過程的研究中先對較短的單雙壁管狀團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)和電子特性進(jìn)行了研究,接著采用逐層增長的方式得到了較長的單雙壁氮化硼管狀團(tuán)簇,在對較長的單雙壁氮化硼管狀團(tuán)簇進(jìn)行研究的過程中,發(fā)現(xiàn)隨著長度的增加單雙壁氮化硼管狀團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)和電子特性接近無限長單雙壁扶手型氮化硼納米管的幾何結(jié)構(gòu)和電子特性。以較長的團(tuán)簇為基礎(chǔ),利用周期邊界條件構(gòu)建和研究了無限長氮化硼納米管。在幾何參數(shù)的追蹤中發(fā)現(xiàn)隨著長度的增加,氮化硼管狀團(tuán)簇的增長方式由全局重構(gòu)變?yōu)榫植恐貥?gòu),最后在局部重構(gòu)的方式中演變?yōu)闊o限長納米管。前線分子軌道和結(jié)合能分別體現(xiàn)了氮化硼團(tuán)簇有增長的趨勢和在增長過程越來越穩(wěn)定的特點(diǎn)。氮化硼納米管的結(jié)合能表明隨著管徑和管壁的增加氮化硼納米管變得更穩(wěn)定,解釋了實(shí)驗上合成的氮化硼納米管中通常是大管徑多壁數(shù)的氮化硼納米管占多數(shù)的現(xiàn)象。在電子特性的研究中發(fā)現(xiàn)氮化硼管狀團(tuán)簇和氮化硼納米管都體現(xiàn)出寬帶隙半導(dǎo)體的特點(diǎn)。其中氮化硼管狀團(tuán)簇的帶隙隨著層數(shù)的增加幾乎不發(fā)生改變,但不同管徑的管狀團(tuán)簇的帶隙且有細(xì)微的差距。而氮化硼納米管的帶隙則會有隨著管徑的增大而微小的增大,隨著管壁的增大而微小的減小。另外,氮化硼管狀團(tuán)簇的分子前線軌道和氮化硼納米管的態(tài)密度都表明,在氮化硼體系中N原子和B原子分別體現(xiàn)了負(fù)電性和正電性的特點(diǎn)。本文的研究成果為深入認(rèn)識氮化硼團(tuán)簇以及氮化硼納米管的穩(wěn)定性和電子性質(zhì)提供了一定的幫助,為氮化硼納米管生長機(jī)理的探索提供了一個新的思路,為氮化硼納米管的制備提供了重要的理論指導(dǎo)思想。
【關(guān)鍵詞】：全局重構(gòu) 局部重構(gòu) 氮化硼納米管 電子特性 幾何結(jié)構(gòu)
【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
• Abstract4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 納米材料的概述8
• 1.2 氮化硼團(tuán)簇簡介8-9
• 1.2.1 團(tuán)簇的定義8
• 1.2.2 氮化硼團(tuán)簇的性質(zhì)8-9
• 1.2.3 氮化硼團(tuán)簇的研究現(xiàn)狀及研究意義9
• 1.3 氮化硼納米管簡介9-15
• 1.3.1 氮化硼納米管的發(fā)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)9-10
• 1.3.2 氮化硼納米管的合成方法10-11
• 1.3.3 氮化硼納米管的性能11-13
• 1.3.4 氮化硼納米管的應(yīng)用前景13-14
• 1.3.5 氮化硼納米管的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文的主要工作和研究意義15-16
• 2 密度泛函理論16-22
• 2.1 HohenberrKohn定理17
• 2.2 Kohn-Sham方程17-18
• 2.3 交換相關(guān)能泛函18-20
• 2.3.1 局域密度近似(LDA)19
• 2.3.2 廣義梯度近似(GGA)19
• 2.3.3 雜化密度泛函(HybridDFT)19-20
• 2.4 Gaussian03計算軟件和基組選擇20-22
• 2.4.1 Gaussian03計算軟件20
• 2.4.2 基組選擇20-22
• 3 扶手型氮化硼納米管的結(jié)構(gòu)演化和電子特性22-32
• 3.1 引言22-23
• 3.2 計算方法和細(xì)節(jié)23
• 3.3 計算結(jié)果與分析23-31
• 3.3.1 幾何結(jié)構(gòu)與演化23-25
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性25-28
• 3.3.3 電子結(jié)構(gòu)28-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 4 總結(jié)與展望32-33
• 參考文獻(xiàn)33-43
• 在讀期間發(fā)表論文43-44
• 后記44

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2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;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;2011年09期

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本文編號：705785