本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,系統(tǒng)地研究了不同個數(shù)氧原子摻雜單層C2N和不同種類非金屬原子摻雜單層C3N后的電學、磁學以及光學性質(zhì)。選取C2N單胞計算了 1～6個O原子對N原子的替位摻雜,研究了氧摻雜對單層C2N的電學、磁學及光學性質(zhì)的影響。詳細分析了C2N摻雜體系的晶格常數(shù)、能帶結構、態(tài)密度、聲子譜、吸收系數(shù)和介電函數(shù)。能帶結構表明C2N是一個帶隙為1.631 eV的直接帶隙半導體。當摻雜1,3,5個O原子時,體系的帶隙值變?yōu)?。當摻雜2和4個O原子時,體系的帶隙值分別減小為0.342和0.343 eV。但是當6個O原子完全取代N原子時,體系的帶隙值增大到2.267 eV。其中,摻雜2,4,6個O原子的C2N體系由直接帶隙半導體轉變?yōu)殚g接帶隙半導體。研究發(fā)現(xiàn)不同個數(shù)氧原子摻雜能夠有效調(diào)控單層C2N體系的電學性質(zhì),并對體系的光學性質(zhì)產(chǎn)生了影響。但是摻雜氧原子對體系的磁學性質(zhì)沒有影響,即氧摻雜前后的體系均是沒有磁性的。所有氧摻雜體系的聲子譜均未出現(xiàn)虛頻,表明其具有良好的結構穩(wěn)定性。選取C3N的單胞計算了B、O、P、S、As原子對N原子的替位摻雜,系統(tǒng)研究了摻雜對單層C3N... 

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 C_2N材料的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 C_2N的制備
        1.2.2 C_2N材料的應用前景
    1.3 C_3N材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 C_3N的制備
        1.3.2 C_3N材料的應用前景
    1.4 主要研究內(nèi)容
第二章 理論基礎
    2.1 第一性原理
        2.1.1 Born-Oppenheimer近似
        2.1.2 Hartree-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 交換關聯(lián)泛函
        2.3.1 局域密度近似
        2.3.2 廣義梯度近似
    2.4 贗勢方法
    2.5 CASTEP模塊簡介
第三章 氧摻雜單層C_2N材料的第一性原理研究
    3.1 引言
    3.2 計算方法
    3.3 結果與討論
        3.3.1 摻雜單層C_2N幾何結構
        3.3.2 摻雜單層C_2N電學和磁學性質(zhì)
        3.3.3 摻雜單層C_2N聲子譜
        3.3.4 摻雜單層C_2N光學性質(zhì)
    3.4 本章小結
第四章 摻雜單層C_3N材料的第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 計算方法
    4.3 結果與討論
        4.3.1 摻雜單層C_3N幾何結構
        4.3.2 摻雜單層C_3N電學和磁學性質(zhì)
        4.3.3 摻雜單層C_3N光學性質(zhì)
    4.4 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 主要結論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表論文和參加科研情況
致謝



本文編號：3671451