摻雜單壁碳納米管的電子結(jié)構(gòu)及量子輸運與扭曲碳納米管的儲氫性能.pdf

1、碳納米管自從被發(fā)現(xiàn)以來，由于它的獨特的物理、化學性質(zhì)和特殊的幾何結(jié)構(gòu)，在在未來高科技領(lǐng)域的許多潛在應用價值而倍受人們的關(guān)注，成為材料科學領(lǐng)域的研究熱點之一。對碳納米管進行摻雜能夠進一步改善碳納米管的物理與化學性質(zhì)，能夠拓寬碳納米管的應用范圍。因此，對摻雜碳納米管上的研究也成為了現(xiàn)在納米科學技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熱點。這些研究既有實驗上的研究也有理論計算方面的研究。近年來，由于能源短缺和環(huán)境污染的日益嚴重。開發(fā)綠色能源也成為了當今社會的主題。所以，

2、對碳納米管吸附氫的研究也成為了熱點。本文主要對摻雜的碳納米管進行研究。
　　 本文首先研究了磷原子以替位式方式對碳納米管摻雜以及其對單壁碳納米管的電子結(jié)構(gòu)的影響。用基于密度泛函理論的第一性原理對摻P的單壁碳納米管（SWNT）進行以下方面的計算：幾何形狀結(jié)構(gòu)和電子能帶結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)的形成能、總能量、態(tài)密度和能帶結(jié)構(gòu)。得出在不同管徑的P摻雜SWNT中，雜質(zhì)的形成能隨著管徑的增大而增大，相同管徑的SWNT的總能量隨著摻雜濃度的增大而減小，

3、不同位置雜質(zhì)P和它附近的C所形成的鍵角不同，進一步得到不同位置雜質(zhì)產(chǎn)生的雜質(zhì)能級的位置也不同，這可能由C-P-C鍵角的大小可能決定。從結(jié)果中我們還得到P原子以替位式摻雜形式摻入到碳納米管中是可行的，而且摻P的SWNT導電呈現(xiàn)出n型。
　　 其次，本文研究了向單壁碳納米管中同時摻入硼原子和磷原子，構(gòu)建一個p-n結(jié)結(jié)構(gòu)。同樣，對這種結(jié)構(gòu)用基于密度泛函理論的第一性原理進行計算，Mayer bond order，能帶結(jié)構(gòu)、電子密度和態(tài)密

4、度分別被計算。分析計算結(jié)果，可以得到B-PSWNTs有著不同于BN納米管的特殊電子結(jié)構(gòu)，金屬型的單壁碳納米管在同時參入B原子和P原子之后，單壁碳納米管的高對稱性被破壞而轉(zhuǎn)向半導體型。B-PSWNTs內(nèi)的成鍵形式被詳細的研究。另外，Mulliken電荷布居和量子電導被計算以便分析該結(jié)構(gòu)的量子輸運性質(zhì)。通過分析得到p-n結(jié)位置會隨著外加電場的改變而發(fā)生變化，且這種結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出二極管的特性。
　　 在文章最后，用基于密度泛函理論的第一性