幾種低維納米結(jié)構(gòu)材料的計算模擬.pdf

1、納米材料具有新穎的電子結(jié)構(gòu)和特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、催化劑載體、傳感器、藥物儲存與緩釋等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。碳化硅是寬帶隙的半導(dǎo)體材料，具有高熔點、高硬度、高熱導(dǎo)率以及抗輻射等特點，是設(shè)計極端條件下電子器件的潛在材料；氮化硼具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、高熱導(dǎo)率和高硬度等優(yōu)良性能；二氧化硅、二氧化鍺、二硫化硅和二硫化鍺是典型的Ⅳ-Ⅵ化合物，具有優(yōu)異的電子和光學(xué)性質(zhì)，廣泛地應(yīng)用于玻璃、陶瓷、光電器件和信息產(chǎn)業(yè)。由于實

2、驗方法的局限性，目前對低維納米材料體系的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的了解相對缺乏，因此開展相關(guān)的理論研究有助于認(rèn)識和預(yù)測這些材料的特殊性能，對低維納米功能材料的設(shè)計具有重大意義。本論文采用第一性原理計算方法，研究了三種代表性納米材料的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)：(1)碳化硅納米管及其氫化衍生物的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和導(dǎo)電性；(2)硼氮納米片的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)；(3)硅鍺氧化物納米管和硅鍺硫化物納米管的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。獲得如下的主要成果：<

3、br>　　 1．碳化硅納米管中存在p軌道傾角使得豎鍵和平鍵上未參與雜化的p軌道易重合，較大的電荷密度和較強的原子間作用，導(dǎo)致這兩種鍵長比斜鍵短，存在兩種Si-C鍵。
　　 2．碳化硅納米管中最近鄰的兩個硅原子間容易成鍵，而最近鄰的兩個碳原子間則不能成鍵。碳原子沿管徑外移而硅原子則反向內(nèi)移，形成C-C和Si-Si兩類直徑。
　　 3．全氫化的碳化硅納米管的帶隙值基本保持在～4.0eV;大部分半氫化的碳化硅納米管的帶隙值均

4、接近0。其帶隙的可調(diào)性可應(yīng)用于一維碳化硅基電子器件的設(shè)計．
　　 4．全氫化的鋸齒式碳化硅納米管的穩(wěn)定性最好，不易發(fā)生氫的吸脫附反應(yīng)，椅式碳化硅納米管的吸附能較小，較宜作為儲氫材料．
　　 5．新型氮化硼納米片均為寬帶隙的半導(dǎo)體，其帶隙值在3.803～4.202eV，對紫外光波段有較強的吸收，而在紅外和可見光波段幾乎沒有吸收，因而有望作為潛在的光電功能材料，應(yīng)用于太陽能轉(zhuǎn)化和防紫外光輻射。
　　 6．SiO2納米