功能化氮化硼納米管磁性的理論研究.pdf

1、近年來，由非金屬輕元素構(gòu)成的材料在納米尺度下表現(xiàn)出來的鐵磁現(xiàn)象引起了人們的廣泛關(guān)注。若要追究這些d0元素材料的磁性成因卻又是十分復(fù)雜，不同于以往材料的磁化行為，研究表明非金屬原子摻雜和吸附也能使這些材料誘發(fā)磁性。因此我們利用基于密度泛函理論的第一性原理方法對氟化作用誘導(dǎo)類石墨型氮化硼單原子層（gBNs）的磁性及非金屬原子吸附在氮化硼單壁納米管（SWNTs）上誘導(dǎo)的自發(fā)磁化進(jìn)行了研究，并得到了如下創(chuàng)新性結(jié)論： 1、單個(gè)F原子傾向于

2、吸附在gBNs的B位，且能誘導(dǎo)自發(fā)磁化。兩個(gè)F原子吸附在B位時(shí)也可以使體系發(fā)生自發(fā)磁化，而在鄰近的B、N位上的共吸附則沒有磁性。一個(gè)F原子吸附在反位缺陷處也能使體系產(chǎn)生自發(fā)磁化?？瘴蝗毕菀材苷T導(dǎo)體系的自發(fā)磁化，但依賴于F原子的含量。 2、單個(gè)H原子/F原子傾向于吸附在B位，且均能夠誘導(dǎo)自發(fā)磁化。兩個(gè)H原子/F原子吸附在B位上時(shí)也可以使體系發(fā)生自發(fā)磁化，而具有磁性的氫化BN納米管是一種亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)。與此相反，具有磁性的氟化BN納米管是

3、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其磁矩隨著覆蓋率的增加而增大，其電子學(xué)性質(zhì)與氟原子在BN納米管表面的覆蓋結(jié)構(gòu)有關(guān)。缺陷也能誘導(dǎo)體系的自發(fā)磁化，但依賴于H原子/F原子的含量。 3、F2分子吸附在BN納米管的N原子上方是最穩(wěn)定的物理吸附構(gòu)型，吸附能為-0.395eV，盡管在帶隙中引入一條未占據(jù)的局域雜質(zhì)態(tài)，但沒有出現(xiàn)自發(fā)磁化現(xiàn)象。在化學(xué)吸附的構(gòu)型中，兩個(gè)F原子吸附在兩個(gè)六元環(huán)內(nèi)兩個(gè)相間B原子上的構(gòu)型最穩(wěn)定，單個(gè)F原子的吸附能為-2.7181eV，誘導(dǎo)體系