您的位置: turnitin查重官网> 工程 >> 材料工程 >简述纳米石墨烯纳米带电子结构第一性原理任务书

简述纳米石墨烯纳米带电子结构第一性原理任务书

收藏本文 2024-01-22 点赞:35211 浏览:160295 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:新型碳基纳米材料——石墨烯纳米带(GNRs),由于受到量子限制效应及边缘效应而引入非零带隙,并且可以通过制约其几何构型调节其带隙大小。这意味着石墨烯纳米带对于进展新型纳米器件具有重要作用。本论文利用基于第一性原理密度泛函论述(DFT)平面波赝势策略的MaterialsStudio软件对GNRs进行几何结构优化和电子结构计算。通过构建不同宽度、边缘加H饱和的GNRs超原胞几何模型,得到对应的能带结构。浅析可知:具有完整边缘结构的GNRs呈现半导体性质,且整体上带隙Eg随着带宽的增加而减小。其中,对于扶手椅型石墨烯纳米带(AGNRs),带隙Eg对带宽N_a呈现出周期为3的震荡特性,并且当N_a取+2(p为正整数)时,Eg趋于0;对于锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs),当带宽N_z很小时,系统体现为半导体性质,随着N_z增加,Eg减小,当N_z=5时,Eg几乎为0,系统体现为金属性。然后,通过比较BN纳米带限制的AGNRs与H饱和AGNRs的Eg~N_a联系,浅析可知:因前者AGNRs边界处发生了电荷重分布现象,使得紧挨B、N原子的C原子电势能转变,故而在N_a取+2时,前者仍具有可观的带隙值。最后讨论了边缘空位缺陷的有着对GNRs电子结构产生的影响。可知:对于AGNRs,边缘空位缺陷使得其带隙减小,且缺陷浓度越大,带隙越小,发生半导体向金属性质的转变;对于ZGNRs,边缘空位缺陷的有着并没有转变其锯齿型边缘的物理结构,故电学性质上并未带来大的转变。通过对具有不同宽度及边缘结构的GNRs进行计算浅析,有助于我们对GNRs的边缘进行各种修饰和电子结构裁剪,以及基于GNRs的功能器件设计。关键词:石墨烯纳米带论文第一性原理论文纳米带宽论文氮化硼纳米带论文边缘空位缺陷论文

    摘要3-4

    Abstract4-8

    第一章 绪论8-22

    1.1 引言8-9

    1.2 石墨烯的探讨概况9-14

    1.2.1 石墨烯的空间几何结构与电子结构9-11

    1.2.2 石墨烯的常用制备策略11-14

    1.2.3 能隙的引入与调制14

    1.3 石墨烯纳米带的探讨概况14-19

    1.3.1 石墨烯纳米带的结构与性质18-19

    1.3.2 石墨烯纳米带的运用前景19

    1.4 本论文的探讨目的和结构安排19-22

    第二章 论述策略22-32

    2.1 引言22

    2.2 多粒子系统的第一性原理浅析22-23

    2.3 绝热近似和 Hartree-Fock 近似23-25

    2.3.1 绝热近似23-24

    2.3.2 单电子近似24

    2.3.3 Hartree-Fock 近似24-25

    2.4 密度泛函论述基础25-28

    2.4.1 Thomas-Fermi-Dirac 近似25-26

    2.4.2 Hohenberg-Kohn 定理26-27

    2.4.3 KS 方程27-28

    2.5 交换关联能的确定28-29

    2.5.1 局域密度近似28-29

    2.5.2 广义梯度近似29

    2.6 基组29-30

    2.7 赝势策略30-32

    第三章 石墨烯纳米带电子结构的调控32-46

    3.1 引言32

    3.2 计算程序 CASTEP 介绍32-35

    3.2.1 超原胞处理策略33-34

    3.2.2 平面波基组的选取34-35

    3.2.3 赝势的选取35

    3.3 带宽对扶手椅型石墨烯纳米带电子结构的影响35-39

    3.3.1 计算模型与策略36

    3.3.2 计算结果与浅析讨论36-39

    3.4 带宽对锯齿型石墨烯纳米带电子结构的影响39-42

    3.4.1 计算模型与策略39

    3.4.2 计算结果与浅析讨论39-42

    3.5 扶手椅型 BN 纳米带限制 AGNRs 的电子结构42-46

    3.5.1 受 ABNNRs 限制的 AGNRs[96]42-43

    3.5.2 A-CNcc(BN)Nbn与 H 饱和 AGNR43-46

    第四章 边缘空位缺陷对石墨烯纳米带电子结构的影响46-50

    4.1 引言46

    4.2 边缘空位缺陷对扶手椅型石墨烯纳米带电子结构的影响46-48

    4.2.1 计算模型与策略46

    4.2.2 计算结果与浅析讨论46-48

    4.3 边缘空位缺陷对锯齿型石墨烯纳米带电子结构的影响48-50

    4.3.1 计算模型与策略48

    4.3.2 计算结果与浅析讨论48-50

    第五章 总结及展望50-52

    致谢52-54

copyright 2003-2024 Copyright©2020 Powered by 网络信息技术有限公司 备案号: 粤2017400971号