石墨帶的晶格動力學(xué)和第一性原理研究.pdf

1、近年來,石墨帶(GNRs)作為一種新型的碳的納米材料,其各方面的性能在理論和實驗上已得到了廣泛的研究。作為理想的電子元器件和連線,其優(yōu)異的電導(dǎo)、熱導(dǎo)等性能受到了特別的關(guān)注,其機制有待進一步深入研究。基于晶格動力學(xué)理論,本論文研究了石墨帶的熱學(xué)性質(zhì)?；诘谝恍栽?研究了石墨帶的波紋結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu),并對其穩(wěn)定機制作了一些探索。通過對不同形狀、寬度石墨帶計算,我們得到了一些有意義的結(jié)果。結(jié)果對基于石墨帶的納米器件的制作和設(shè)計有指導(dǎo)作用。

2、r>　　基于晶格動力學(xué)理論,采用力常數(shù)模型,計算了石墨帶的聲子色散關(guān)系、振動模式密度和比熱。計算結(jié)果表明:扶手椅型和鋸齒型石墨帶的中、高頻聲子支分別與鋸齒型和扶手椅型碳納米管的類似。隨著石墨帶帶寬的減小,低頻聲子支出現(xiàn)頻率移動現(xiàn)象,這是由于聲子限域效應(yīng)所致。與碳納米管不一樣,石墨帶的聲學(xué)支只有三支。聲子色散關(guān)系的特征使得振動模式在高頻區(qū)幾乎不敏感于帶寬,而低頻區(qū)的峰位隨著帶寬的增加而逐漸向低頻移動。另外,無論是在低溫還是在高溫,比熱都隨

3、著帶寬的增加而逐漸降低。在300K時,比熱可以擬合成CV=CVgraph+A/n,其中A/n項反映了石墨帶中邊緣效應(yīng)對于比熱的影響。這些研究結(jié)果對于將來石墨帶的熱學(xué)性質(zhì)的實驗測量提供了理論基礎(chǔ)。
　　基于第一性原理采用CASTEP軟件,計算研究了石墨帶的波紋結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,一個重要的發(fā)現(xiàn)是平躺的石墨帶產(chǎn)生了波紋。通過計算和分析,本文把波紋的產(chǎn)生歸因于應(yīng)力。應(yīng)力是除了熱震蕩以外產(chǎn)生波紋的另外一個原因。同時,有限尺寸也是產(chǎn)