碳納米管（CNT）和石墨烯是典型的一維、二維碳納米材料,被廣泛地應用于微納制造行業(yè)。實際應用時碳納米材料與金屬導線或電極連接,會產(chǎn)生過高的接觸電阻和發(fā)熱,降低元件的使用壽命。因此,利用第一性原理研究摻雜對碳納米材料與金屬電極電接觸特性的影響。首先,研究了過渡金屬摻雜對CNT、石墨烯電學性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),Ti摻雜（5,5）型封閉CNT的贗能隙減小,有效功函數(shù)減小;石墨烯表面引入Pd/Zn原子后,石墨烯費米能級處的態(tài)密度增大明顯,表面活性增加。其次,研究了不同濃度B摻雜對石墨烯吸附多層Au原子的影響。計算了吸附模型的電荷密度分布和電荷轉(zhuǎn)移量,發(fā)現(xiàn)隨著B摻雜濃度的提高,B原子與Au原子間雜化作用明顯,存在較高的電荷密度和電荷轉(zhuǎn)移量,可有效地降低石墨烯與多層Au原子間的接觸電阻。最后,研究了P摻雜對石墨烯與多層Cu原子接觸的影響,摻雜濃度為3.125%,6.250%和9.375%。分析吸附模型優(yōu)化后的幾何結(jié)構(gòu)和電學性能,發(fā)現(xiàn)摻雜原子P不僅為多層Cu原子提供了吸附位點,而且成為石墨烯與多層Cu原子之間轉(zhuǎn)移電子的橋梁。表明P摻雜可以有效改善石墨烯與多層Cu原子界面的幾何結(jié)構(gòu)和電學特性。圖27幅... 

【文章來源】：華北理工大學河北省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
引言
第1章 緒論
    1.1 碳納米材料簡介
        1.1.1 碳納米管
        1.1.2 石墨烯
    1.2 碳納米管和石墨烯的應用
        1.2.1 場發(fā)射元件
        1.2.2 電容器
        1.2.3 催化劑
        1.2.4 氣體傳感器
    1.3 碳納米材料的接觸電阻及改善方法
        1.3.1 接觸電阻的形成
        1.3.2 降阻方法
    1.4 研究目標及內(nèi)容
        1.4.1 研究目標
        1.4.2 研究內(nèi)容
第2章 計算方法簡介
    2.1 第一性原理的基礎理論
        2.1.1 多粒子體系的薛定諤方程
        2.1.2 Born-Oppenheimer近似
        2.1.3 Hertree-Fock近似
    2.2 密度泛函理論
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.2 Kohn-Sham方程
    2.3 電子交換關(guān)聯(lián)泛函
        2.3.1 局域密度近似
        2.3.2 廣義梯度近似
    2.4 自洽運算
第3章 過渡金屬摻雜碳納米管及石墨烯的第一性原理研究
    3.1 碳納米管摻雜
        3.1.1 模型和計算方法
        3.1.2 幾何結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
        3.1.3 電子結(jié)構(gòu)分析
        3.1.4 小結(jié)
    3.2 石墨烯摻雜
        3.2.1 物理模型與計算方法
        3.2.2 結(jié)果與討論
        3.2.3 小結(jié)
    3.3 結(jié)論
第4章 不同濃度硼摻雜石墨烯吸附多層金原子的第一性原理研究
    4.1 物理模型與計算方法
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 摻雜模型的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        4.2.2 吸附模型的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        4.2.3 態(tài)密度分析
        4.2.4 電荷密度與電荷轉(zhuǎn)移量
    4.3 結(jié)論
第5章 磷摻雜石墨烯吸附多層銅原子的第一性原理研究
    5.1 物理模型與計算方法
    5.2 結(jié)果與討論
        5.2.1 P摻雜石墨烯模型
        5.2.2 吸附模型幾何結(jié)構(gòu)和電學特性
    5.3 結(jié)論
結(jié)論
參考文獻
致謝
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企業(yè)導師簡介
作者簡介
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨烯與金屬的歐姆接觸理論研究[J]. 蒲曉慶,吳靜,郭強,蔡建臻.  物理學報. 2018(21)
[2]Fe摻雜空位缺陷碳納米管吸附SO2分子:第一性原理研究[J]. 賈曉彤,安立寶,劉揚.  真空科學與技術(shù)學報. 2018(06)
[3]石墨烯納米復合材料光驅(qū)動技術(shù)的研究進展[J]. 王飛,賈書海,唐振華,汪永林.  材料工程. 2018(04)
[4]金摻雜降低碳納米管接觸電阻的實驗研究[J]. 刁加加,常春蕊,張志明,張好強,孫紅嬋,安立寶.  材料研究學報. 2017(07)
[5]Fe摻雜碳納米管吸附Al原子的第一性原理研究[J]. 代利峰,劉濤,龔亮,常春蕊,安立寶.  中國有色金屬學報. 2017(06)
[6]含缺陷碳納米管吸附Al原子的第一性原理研究[J]. 代利峰,安立寶.  特種鑄造及有色合金. 2017(03)
[7]銅鍍鎳基底生長碳納米管薄膜場發(fā)射特性研究[J]. 霍海波,麻華麗,楊衛(wèi)飛,陳雷明,丁佩,曾凡光.  固體電子學研究與進展. 2016(05)
[8]N摻雜碳納米管環(huán)吸附Fe原子的第一性原理研究[J]. 楊忠華,劉貴立,曲迎東,李榮德.  計算物理. 2016(03)
[9]B,P單摻雜和共摻雜石墨烯對O,O2,OH和OOH吸附特性的密度泛函研究[J]. 孫建平,周科良,梁曉東.  物理學報. 2016(01)
[10]第一性原理的廣義梯度近似+U方法的纖鋅礦Zn1-xMgxO極化特性與Zn0.75Mg0.25O/ZnO界面能帶偏差研究[J]. 吳孔平,齊劍,彭波,湯琨,葉建東,朱順明,顧書林.  物理學報. 2015(18)

碩士論文
[1]碳納米管基復合材料的制備及在PMMA骨水泥中的應用研究[D]. 唐榮平.西南交通大學 2018
[2]結(jié)構(gòu)光場的傳輸特性及其應用[D]. 錢朝陽.浙江理工大學 2017
[3]碳納米管場發(fā)射性質(zhì)的模擬計算研究[D]. 孫凱.河南工業(yè)大學 2012



本文編號：3187429