C在不同位置掺杂(n,n)型BN纳米管的密度泛函研究
BN纳米管水溶液化学修饰及碳控制掺杂研究取得新进展
Ｂ 纳 米 管水溶 液 化学 修饰 Ｎ 及碳 控制掺 杂研 究取得 新进
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最近 ， 中国 科 学 院 物 理研 究所 北 京 凝 聚 态 物 理 国 家 实 验 室 王 文 龙 、 符 汪
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其它 亚 洲太 平洋地 区包 括 中国地 区
占 ８８ ．％， 而 其 中 ， 中 国大 陆市 场 可
纤传感器具有 灵敏度高 、体积 小、重
量 轻 、可 弯 曲、绝 缘 性 好 、无 电 磁 干 扰 、频 带 宽 、低 损 耗 等 特 点 ，今 后 将
很大 的促进 。 综上所述 ， 汽车传感器将 使我国 汽车水平进 入一个新 的时代 ， 由此而
维普资讯
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欧 国家 总和 为 ３ ％ ， 日本 占 １％ ， ２ ９ 材 料 与技 术 来 生 产 光 纤 传 感 器 ， 光 使
基于密度泛函理论的纳米材料电子结构研究
基于密度泛函理论的纳米材料电子结构研究
纳米材料的应用前景广阔，其电子结构理论研究是十分关键的一环。
基于密度泛函理论的纳米材料电子结构研究可以帮助我们更好地理解纳米材料的物理性质，为纳米材料的应用提供理论依据和指导。
密度泛函理论是现代凝聚态物理研究中最重要的方法之一。
它通过将原子核和电子的相互作用表示为电子的密度，将多体问题转化为单电子问题，从而极大地简化了研究。
在探究纳米材料电子结构中，密度泛函理论也得以广泛应用。
纳米材料与普通材料的最大区别就在于其量子效应。
由于纳米材料的粒子尺寸与波长相当，电子不再是单一状态，会在材料内部发生量子隧穿效应。
因此，在纳米材料电子结构研究中，量子测量也是非常关键的一个方面。
在实际的计算中，为了更好地理解和预测纳米材料的性质，我们可以通过密度泛函理论计算得到纳米材料的电子密度、总能量和层状性质等。
这些计算结果可以帮助我们在实验中更好地控制和应用纳米材料，同时也为探究纳米材料的微观性质提供了理论基础。
在研究纳米材料电子结构时，密度泛函理论还可以帮助我们预测纳米材料的光学、磁学和电学等性质。
这些性质与纳米材料的用途息息相关，因此对于纳米材料的应用是非常有帮助的。
总的来说，基于密度泛函理论的纳米材料电子结构研究对于纳米材料的开发和应用非常重要。
通过这一理论研究，我们可以更好地了解和掌握纳米材料的性质，进一步推动纳米技术的发展和应用。
密度泛函理论在材料科学中的应用研究
密度泛函理论在材料科学中的应用研究密度泛函理论(DFT)是一种基于电子密度的量子力学方法，被广泛应用于材料科学领域，用于研究材料的结构、性质和反应。
DFT有许多重要应用，包括描述能带结构、计算材料的电子结构、预测材料的力学性质和表面催化反应等。
在本文中，我们将重点介绍密度泛函理论在材料科学中的应用，并讨论其在不同领域的研究成果。
首先，密度泛函理论在材料结构和性质研究中扮演重要角色。
通过计算材料的电子结构，可以预测材料的能带结构、能带隙、电荷密度分布等重要性质，为理解和解释实验现象提供基础。
例如，DFT可以帮助解决材料的结构优化问题，比如确定晶格常数、原子位置和晶体结构的稳定性。
此外，DFT还可以用于研究材料的力学性质，如弹性模量、杨氏模量和泊松比等，帮助材料科学家设计更好的结构材料。
其次，密度泛函理论在材料的电子和光学性质研究中具有重要作用。
材料的电子性质对于材料的导电性、磁性等性质至关重要。
DFT可以预测电子结构、态密度和分子轨道等信息，为理解材料的电子性质提供了有力工具。
此外，DFT还可以用于计算材料的光学性质，如吸收光谱、红外活性、荧光和拉曼光谱等。
这些计算结果可以与实验数据进行比较，从而帮助解释实验结果并揭示材料的性质。
密度泛函理论还在催化领域中发挥着重要作用。
催化作为一种改变化学反应动力学过程的方法，被广泛应用于制备高效的催化剂和提高反应效率。
DFT可以计算材料的表面化学活性、吸附能和反应能垒等参数，用于预测催化剂的催化性能。
此外，DFT还可以研究催化剂和反应物之间的相互作用，探索反应机理和反应速率。
通过DFT的计算，研究人员可以设计出更有效的催化剂，帮助解决能源和环境问题。
除了以上所述的应用领域外，密度泛函理论还被广泛用于纳米材料、电池材料、光电材料等领域的研究。
例如，DFT可以用于研究纳米材料的尺寸效应、表面修饰效应和电子输运性质等。
在电池材料方面，DFT可以帮助优化电池材料的结构和储能机制，并预测电池的循环稳定性和储能容量。
密度泛函理论在固态物理中的应用
密度泛函理论在固态物理中的应用密度泛函理论（DFT）是一种用于研究物质电子结构和性质的强大工具。
它是量子力学和统计力学的结合，通过考虑电子的密度来描述物质的性质。
在固态物理中，密度泛函理论已经被广泛应用于研究晶体结构、电子能带、磁性、电导性等方面。
首先，密度泛函理论在固态物理中的应用之一是研究晶体结构。
晶体的结构对其性质具有重要影响，而DFT可以通过计算晶体中电子的密度分布来确定晶体的结构。
利用DFT方法，可以计算晶体的晶格常数、原子位置和晶胞形状等参数，从而得到晶体的几何结构。
此外，DFT还可以计算晶格畸变、晶体缺陷等对晶体结构的影响，为理解和改变晶体结构提供了重要的理论基础。
其次，密度泛函理论在固态物理中的应用还包括研究电子能带结构。
电子能带结构是描述固体中电子行为的重要概念，对理解固体的导电性、光学性质等至关重要。
DFT可以通过计算电子的能带结构来预测材料的导电性、能带宽度、带隙大小等性质。
通过调节晶体结构或引入掺杂原子等方式，可以改变材料的能带结构，从而实现对材料性质的调控。
此外，密度泛函理论还可以用于研究固体材料的磁性。
磁性是固体物理中的重要现象，对于磁性材料的设计和应用具有重要意义。
DFT可以通过计算材料中电子的自旋分布来研究材料的磁性。
通过调节晶格结构、引入磁性杂质等方式，可以改变材料的磁性行为，实现对磁性材料的调控。
此外，密度泛函理论还可以研究固体材料的电导性。
电导性是固体材料的重要性质，对于电子器件的设计和应用具有重要意义。
DFT可以通过计算材料中电子的输运性质来研究材料的电导性。
通过调节材料的晶格结构、引入掺杂原子等方式，可以改变材料的电导性能，实现对电导性的调控。
综上所述，密度泛函理论在固态物理中具有广泛的应用。
它可以用于研究晶体结构、电子能带、磁性、电导性等方面，为理解和调控固体材料的性质提供了重要的理论基础。
随着计算机技术的不断发展和DFT方法的不断改进，相信密度泛函理论在固态物理中的应用将会更加广泛和深入。
论量子化学计算中的密度泛函理论
论量子化学计算中的密度泛函理论摘要：本文简要介绍了密度泛函理论的基本理论，同时着重介绍了相对论含时密度泛函理论及其在相关计算方面的应用。
关键词：密度泛函理论弱作用体系强相关体系1引言随着量子理论的建立和计算机技术的发展,人们希望能够借助计算机对微观体系的量子力学方程进行数值求解,然而量子力学的基本方程———Schrdinger 方程的求解是极其复杂的。
克服这种复杂性的一个理论飞跃是电子密度泛函理论(DFT)的确立[1 ,2 ]。
电子密度泛函理论是上个世纪60年代在Thomas-Fermi理论的基础上发展起来的量子理论的一种表述方式。
传统的量子理论将波函数作为体系的基本物理量,而密度泛函理论则通过粒子密度来描述体系基态的物理性质,这使得密度泛函理论将3N维波函数问题简化为3维粒子密度问题,十分简单直观。
另外,粒子密度通常是可以通过实验直接观测的物理量。
粒子密度的这些优良特性,使得密度泛函理论具有诱人的应用前景。
经过几十年的发展,密度泛函理论体系及其数值实现方法都有了很大的发展, 这使得密度泛函理论被广泛地应用在化学、物理、材料和生物等学科中, Kohn也因为他对密度泛函理论的贡献获得1998年的诺贝尔化学奖[3]。
下面,我们将在本文中对密度泛函理论基本理论和它越来越广泛的应用作一个简单的回顾:首先介绍密度泛函理论的基本原理，最后用一些实例说明密度泛函理论的广泛应用。
2密度泛函理论的基本原理现代密度泛函理论的建立，提出了电子体系的物理性质，完全可以由体系基态的电子密度决定，而电子密度的定义是这样的：ρ(r1) = N |ψ(r1, r2, · · · , rN)|2dr2, · · · , rN(2-1) 其物理意义是在r1点找到电子的总几率密度(不管其它电子在何处)。
很明显，电子密度ρ(r1)仅仅是一个三维坐标的函数，其复杂度远远小于电子的多体波函数。
BN掺杂石墨烯纳米带电子输运第一性原理研究
BN掺杂石墨烯纳米带电子输运第一性原理研究
摘要
近年来，由于石墨烯的独特的结构特征及其良好的电学性能，其引起
了发展和应用的广泛兴趣，许多研究工作也基于这种石墨烯衍生物。
其中，由于掺杂大量的费米子而形成的双层石墨烯（BiGN），具有使用化学调节
和改变其电子结构和性质的巨大潜力，已经开始受到研究者们的广泛关注。
本文主要研究了掺杂费米子的双层石墨烯纳米带（BiGNB）的电子输运性质。
采用基于密度泛函理论的方法，计算了不同分子激励势下BiGNB纳米
带的轨道密度和电子波函数，并对其电子输运性质进行了研究。
结果表明，随着费米子的掺杂量的增加，BiGNB的band gap会发生变化，纳米带的
传输系数由晶体对称决定，当激子势获得了最大值时，在能带的空间内发
现了一个对称性的横跨态，为BiGNB纳米带的电子输运提供了一个重要通道。
本文的研究为进一步研究BiGNB的电子特性和性质提供了一些重要的
基础研究。
关键词：双层石墨烯；费米子掺杂；电子输运；密度泛函理论
1． Introduction
石墨烯具有独特的结构，具有良好的电学性能，近年来受到了广泛的
关注。
碱金属掺杂BN纳米管储氢的对比研究
ａ ｄ ｔ ｅｂ ｓ ｏ ｉｇ ｓ ｈ ｍ ｅｉ ａｓ ｒ ｓｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｔ ｌ． Ｔｈ ｏ ｕ ａ ｉｎ ｌｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｎ ｈ ｅ ｔｄ ｐ ｎ ｃ ｅ ｓ ｌｏ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｉ ｈ ｓ ｒｉ ｅ ｃ ｅ ｃ ｍｐ ｔｔ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｏ ｈ ｄ ｏ ｅ ｔｒ ｇ ａ ａ ｉｙ ｏ ｌａｉｍｅ ａ ｏ ｅ Ｗ ＢＮＮＴＡ ａ ｅ ｃ ｎ ｘ ｅ ｄ ｔ ｅ ２ １ ａ ｇ ｔ ｙ ｒ ｇ ｎ ｓｏ ａ ｅ ｃ ｐ ｃｔ ｆａｋ ｌ ｔ ｌｄ ｐ ｄ Ｓ ｃｎ ｒａｈ ａ ｄ ｅ ｃｅ ｈ ０ ５ ｔｒｅ，
ｒｎＮｉ ｉ ｎ ｔｂ ｒｙ） ｏ ｔ ｄ Ｎａｏｕ ｅＡｒ ｓ物理吸附储 氢的影响。揭示 了碱金属掺杂是提 高 Ｓ ＮＮＴ ｒｅ ａ ＷＢ Ａ储氢能力 的有效 手段 ， 并给出了最佳 的掺杂方案 。计算结果表明 ， 选择最佳 的掺 杂方案 ， 合理控制 Ｓ ＮＮ 并 ＷＢ ＴＡ的结构 与尺 寸， 可使碱金属掺杂 Ｓ ＮＮ ＷＢ ＴＡ在 常温和 中等压强下的物理吸附储 氢量 达到和超过美 国能源部提 出的 ２ １ ０５
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密度泛涵理论及其在碳纳米管性能研究中的应用
ｔ ｉ ｒｉｌ，ＤＦ ａ ｄ ｉ’ ｐ ｌ ａｉｎｉ ｅｅ ｒｈｏ ａｂ ｎ ｎ ｎ ｔ ｂ ｓｗｅｅｉｔｏ ｕ ｅ ｈｓａｔｃｅ Ｔ ｎ ｔＳａ ｐｉ ｔ ｒｓａ ｃ ｆ ｒ ａ ｏ ｕ ｅ ｒ ｎ ｒｄ ｃｄ． ｃ ｏ ｎ ｃ ｏ
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共同获得 ｕ ， ｏ 的主要贡献在于对 密度 泛涵理论 （ ｅｓｙ ｊＫ ｈ ｎ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｎｋ
Ｆ ｎ ｔ ｎｌ ｈｏｙ Ｄ ） ｕ ｃｉ ａ Ｔ ｅｒ ， Ｉ 的发展 。Ｄ Ｔ理论 与量 子力 学 的 ｏ Ｆ
波函数相 比较 ， 其对 于多电子 系统 的研究有两方面的突 出贡
献： 第一是对基本物 理量 的了解 ， 当我们遵循 量子 力学 的路 子由波函数 出发 ， 多电子系统 的波 函数必须 用 Ｓａｅ 行列式 ｌｒ ｔ
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密度泛函理论在纳米材料中的应用
密度泛函理论在纳米材料中的应用密度泛函理论（DFT）是一种处理原子、分子和固体的计算方法，它可以从原子核与电子密度的相互作用推导出它们的物理和化学性质。
它的核心是将系统中的所有粒子视为电子密度的概率分布，并根据电子间相互作用的交换-相关（XC）能量来计算系统的总能量。
最近，DFT已被广泛应用于纳米材料的研究中，因为纳米材料具有很多出色的性质和应用前景。
在这篇文章中，我们将讨论DFT在纳米材料研究中的应用。
首先，DFT可以用于计算纳米材料的电子结构和光学性质。
例如，通过计算纳米材料的密度、能带结构和态密度，我们可以预测其导电性、磁性和光学性质。
DFT还可以用于计算纳米材料的电子激发态和激发能谱，这对于设计新型纳米光电器件非常有用。
此外，DFT还可以对局部结构和表面效应进行详细研究，这些因素与纳米材料的化学和物理性质密切相关。
其次，DFT还可以用于优化和设计纳米材料的结构。
通过计算不同结构的总能量、构型和稳定性，我们可以寻找最稳定和最有用的纳米材料结构。
例如，通过DFT计算金属纳米颗粒的表面对其催化性能的影响，可以帮助我们设计更好的催化剂。
此外，通过DFT可以有效预测纳米材料的机械性能，并优化其应用性能。
最后，DFT还可以用于纳米材料的制备和加工方法的研究。
通过在DFT框架下模拟纳米粒子的生长、聚集和自组装行为，我们可以预测并控制纳米材料的构成和形态。
此外，DFT还可以用于计算纳米材料的表面吸附和化学反应，以优化制备过程和应用性能。
综上所述，密度泛函理论是研究纳米材料的有力工具。
通过计算纳米材料的电子结构、光学性质、稳定性和制备过程中的表面反应，我们可以更好地理解纳米材料的物理和化学性质，并将其应用于许多领域，例如能源、催化、生物医学和纳米电子学等。
DFT还有很多发展和改进的余地，相信未来将会有更多的研究将DFT 应用于纳米材料的设计、制备和应用中。
NH_(3)在硼纳米管表面吸附的密度泛函理论研究
收稿日期：2020-12-11. 网络出版日期：2021-01-27. 联系人简介：李妍璐, 女, 博士, 副教授, 主要从事无机功能晶体、石墨烯等二维材料的生长、结构设计及性质优化的理论研究 .
Vol.42
2021 年 7 月
高等学校化学学报
CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES
No.7
2263~2270
doi：10.7503/cjcu20200862
NH3在硼纳米管表面吸附的 密度泛函理论研究
刘昌辉 1，梁国俊 1，李妍璐 1，程秀凤 1，赵 显 2
硼烯的声子谱在整个布里渊区没有虚频，能够证明其动力学稳定性，也表明由该硼烯结构卷曲形成的 α-BNT 在动力学上也是稳定的 .
Fig. 2 Cohesive energies of investigated armchair(arm) and zigzag(zz) boron nanotubes(A) and phonon
eV. 所有的 BNT 沿管轴方向超胞到合适大小，长度在 0. 845~1. 008 nm 之间，BNT 的直径在 0. 556~
1. 774 nm 之间 . 沿管轴施加了一维（1D）周期性边界条件，并在另外两个垂直方向添加了 1. 5 nm 的真
空层 . 为了更好地描述 BNT 与 NH3 分子之间的相互作用，采用 Grimme 半经验 DFT-D3 方案进行色散 校正［21］.
数 . 从这个定义可见，Ecoh的正值对应于稳定的结构 .
NH3及NO在Fe掺杂MnO2(110)表面吸附行为的密度泛函理论研究中期报告
NH3及NO在Fe掺杂MnO2(110)表面吸附行为的
密度泛函理论研究中期报告
本文旨在探讨NH3和NO在Fe掺杂MnO2(110)表面的吸附行为，并通过密度泛函理论计算和分析来深入了解它们在该表面的相互作用。
本文以MnO2(110)作为基准，将其上的Mn原子替换为Fe原子以获得Fe 掺杂MnO2(110)。
首先，对Fe掺杂MnO2(110)表面的结构进行了优化和表征。
计算结果表明，Fe掺杂MnO2(110)表面的晶格常数略微增大，并出现了局部电荷分布的变化。
这些变化可能会对NH3和NO的吸附产生影响。
接下来，对NH3和NO在Fe掺杂MnO2(110)表面的吸附进行了计算。
NH3和NO都可以在Fe掺杂MnO2(110)表面上吸附，并形成化学吸附态。
吸附结合能表明，NO比NH3更容易吸附在该表面上。
此外，两种气体的吸附几何结构也存在差异。
对于NH3，N原子在Fe掺杂
MnO2(110)表面上靠近一个Mn原子，并形成了N-Mn键。
而对于NO，O原子与Fe原子和Mn原子之间均存在键，且Fe原子表现出更强的结合作用。
最后，通过分析NH3和NO的电子结构，进一步说明二者在Fe掺杂MnO2(110)表面的吸附行为的差异。
图像和表格结果将在最终报告中更加完整。
CeO2掺杂Mn的密度泛函理论
CeO2掺杂Mn的密度泛函理论闫志国;周小渊;徐艳萍;宣爱国;吴元欣【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2011(033)004【摘要】采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对不同Mn掺杂浓度的CeO2晶体结构进行了结构优化,分别计算了体相及掺杂后的晶胞参数,总能量,态密度和能带等.从理论上分析了Mn掺杂对CeO2晶体电子结构的影响,为CeO2材料的掺杂改性研究提供了理论依据.【总页数】6页(P7-11,16)【作者】闫志国;周小渊;徐艳萍;宣爱国;吴元欣【作者单位】武汉工程大学,绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430074;武汉工程大学,绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430074;华南理工大学,化学与化工学院,广东广州510640;武汉工程大学,绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430074;武汉工程大学,绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】O641.12【相关文献】1.CeO2掺杂对Pb0.92Sr0.06Ba0.02-(Sb2/3Mn1/3)0.05Zr0.48Ti0.47O3基压电陶瓷相结构及性能的影响 [J], 徐腾威;甘国友;严继康;李震宇;郭根生;易健宏2.汞在Mn掺杂的CeO2表面吸附现象的实验和理论研究 [J], 郑智展;邱坤赞;杜学森;宋浩;高翔;周劲松3.MnO2/CeO2掺杂PZT压电陶瓷性能研究 [J], 周艳明4.MnOx/CeO2纳米棒催化剂在低温NH3-SCR反应中的阳离子(Zr4+,Al3+,Si4+)掺杂效应 [J], 姚小江;曹俊;陈丽;亢科科;陈阳;田密;杨复沫5.Pd掺杂CeO2团簇活化甲烷C-H的密度泛函理论研究 [J], 李倩倩;陈蓉芳;夏文生;万惠霖因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
掺杂其他元素碳纳米管的研究及应用
掺杂其他元素碳纳米管的研究及应用黄诗喆【摘要】通过运用密度泛函理论对单壁碳纳米管掺杂氮、铁原子掺杂缺陷进行详细研究与分析,并详细介绍氮、铁元素掺杂的碳纳米管在车辆上的应用,以便促进碳纳米管技术在汽车工业上的蓬勃发展.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】5页(P57-61)【关键词】碳纳米管;掺杂缺陷;密度泛函;应用【作者】黄诗喆【作者单位】长春理工大学,吉林长春 130026【正文语种】中文【中图分类】U463.633碳纳米管（CNT）作为一种具有特殊结构的一维纳米材料，自1991年被发现以来，一直备受瞩目。
这种特殊的纳米材料在力学、热学、光学、电学和化学等方面表现出的优异性能，使它在场发射、储氢材料、电容器、复合材料及催化等领域有着广阔的应用前景，研制工作也取得了相当大的进展［1］。
本文基于碳纳米管的结构和性质［2-4］，对单壁碳纳米管掺杂缺陷及其振动模式进行研究。
1.1 结构碳纳米管是由呈六边形排列的碳原子构成的同轴圆管，也可以说是石墨稀片层卷曲而成。
按石墨烯片的层数可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两类。
其中，含有一层石墨烯片层的称为单壁纳米碳管，多于一层的则称为多壁纳米碳管。
单壁碳纳米管常具有较高的化学惰性，化学结构比较简单，长度一般在百纳米到几微米，直径通常在1～3 nm。
2017年1月，香港科技大学物理系2位博士宣布合成出全球最细的直径仅有0.4 nm的单壁碳纳米管。
多壁碳纳米管随着碳纳米管管壁层数的增加，缺陷和化学反应性增强，表面化学结构也会趋向复杂化，多壁纳米碳管长度在微米量级，最长者可达数毫米，直径在纳米级，层间距约0.34～0.4 nm。
1.2 基本性质1）光学性能碳纳米管光学偏振性、相关性、发光性能好，对红外辐射的敏感性高［5］。
2）力学性能由于C-C共价键是自然界最强的共价键之一，因而碳纳米管具有高韧性、高强度、高弹性模量的特性。
其抗拉强度达到50～200 GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6；弹性模量为钢的5倍，硬度与金刚石相当，但有良好的柔韧性，可以拉伸，长径比一般可达1000∶1以上。
碳纳米管接触电阻的研究进展
碳纳米管接触电阻的研究进展代利峰;安立宝;陈佳【摘要】与金属之间过高的接触电阻是影响碳纳米管在微纳电子器件中应用的关键因素之一，本文从形成机理和改善方法两个方面综述了近年来碳纳米管接触电阻的研究进展。
介绍了利用第一性原理对碳纳米管与金属界面电子输运性能的理论研究，以及金属功函数对界面势垒调试作用的实验研究。
研究表明金属与碳纳米管之间具有较弱的杂化作用和较长的接触长度时，接触电阻较小；金属与碳纳米管功函数越接近，势垒高度越低。
阐述了超声焊接技术、高温退火法、金属沉积法、局部焦耳热法等常用降低碳纳米管接触电阻方法的作用机理，并分析了这些方法对器件性能的改善作用。
其中局部焦耳热法操作简单、易于自动化、对器件损害小、成本低，是目前比较理想的降低碳纳米管接触电阻的方法。
%The high contact resistance of carbon nanotubes ( CNTs) with metal is one key factor that retards the application of CNTs in micro-and nano-electronics devices. This paper reviews recent research progress on the contact resistance of CNTs from two aspects, they are the formation and improvement of the CNT’ s contact resistance. Theoretical studies of the contact resistance of CNTs using the first principles and experimental investigations into the effect of metal work function on the interface barrier were introduced. Results show that the contact resistance is low when there is a weak hybrid effect and large contact length between the metal and CNTs, and the closer the work function of the metal to that of the CNTs, the lower the barrier height. The commonly used methods for improving the contact resistance of CNTs, including ultrasonic nanowelding, high temperature annealing, metaldeposition, and local Joule heating were presented, and the improvementof device performance using these methods was analysed. Among these methods, local Joule heat-ing is more ideal at present time since it is with the advantages of simple operation, high degree of automation, less device damage, and low cost.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2016(036)005【总页数】7页(P90-96)【关键词】碳纳米管;接触电阻;第一性原理;功函数;降阻方法【作者】代利峰;安立宝;陈佳【作者单位】华北理工大学机械工程学院，河北唐山063009;华北理工大学机械工程学院，河北唐山063009;华北理工大学机械工程学院，河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TN4由于理想的一维结构和独特的物理、化学性质[1-3]，碳纳米管有望被广泛应用于场效应管和传感器等各种微纳电子器件中[4]。
外场作用下内掺型纳米管的电子密度泛函理论研究的开题报告
外场作用下内掺型纳米管的电子密度泛函理论研究的开题报告题目：外场作用下内掺型纳米管的电子密度泛函理论研究导师：XXX参考文献：1. P. Delaney et al. Electronic structure of boron- and nitrogen-doped carbon nanotubes. Phys. Rev. B 61, 13136 (2000).2. T. Hertel et al. Transmission of light through a single C60 molecule. Nature 398, 407 (1999).3. J. Kong et al. Chemical vapor deposition of methane for single-walled carbon nanotubes. Chem. Phys. Lett. 292, 567 (1998).4. A. Jorio et al. Structural (n, m) determination of isolated single-wall carbon nanotubes by resonant Raman scattering. Phys. Rev. Lett. 86, 1118 (2001).研究背景和意义：纳米技术是近年来发展最为迅速的领域之一。
纳米材料的性质十分特殊，独具优势，因此在诸多领域得到广泛应用。
纳米管作为一种典型的纳米材料，具有独特的性质，具有高导电性、高强度、高稳定性等优良特性，因此在电子学、能源材料等领域有着广泛的应用。
然而，纳米管的性质往往受到外界环境的影响，在特定的外场环境下，纳米管的性质会发生变化。
而纳米管内掺杂可以改变其电子结构和传输性质，并对比纳米管表面外的电子影响更大。
因此，研究外场作用下内掺型纳米管的电子性质具有非常重要的理论和应用价值。
本项目的研究将为纳米管电子传输性质的调控提供理论基础，并在新能源、新材料等领域具有广泛应用前景。
碳纳米管内嵌多种碳分子的密度泛函计算分析
碳纳米管内嵌多种碳分子的密度泛函计算分析
高鹭远
【期刊名称】《沈阳大学学报》
【年(卷),期】2016(028)001
【摘要】从量子化学角度分析了在不同直径的碳纳米管(CNT管)里内嵌碳链、碳环、碳碗、碳笼、碳管和石墨片等碳分子所形成的碳素纳米复合结构.通过赝势平面波方法对上述体系进行了几何构型的优化,并采用相关与交换相结合的密度泛函(PBE)方法计算它们的结构、总能量、能带结构、态密度、电-声耦合参数及振动频率等.
【总页数】5页(P6-10)
【作者】高鹭远
【作者单位】沈阳大学师范学院,辽宁沈阳 110003
【正文语种】中文
【中图分类】O621.13;TB383
【相关文献】
1.水分子辅助的一碳单元转移机理的密度泛函研究 [J], 乔青安;蔡政亭;冯大诚
2.多种密度泛函方法计算碳氧单键解离能的性能比较 [J], 杨忠志;刘林林
3.氢分子吸附碳纳米管场发射性质的密度泛函理论研究 [J], 孙凯;樊志琴;刘秀英
4.五种治疗阿尔茨海默病药物分子结构与性质的密度泛函计算分析 [J], 严茜茜;黄罗仪;王朝杰;向铮
5.五种治疗阿尔茨海默病药物分子结构与性质的密度泛函计算分析 [J], 严茜茜;黄罗仪;王朝杰;向铮
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杂原子掺杂的含单空位缺陷BN纳米管的非线性光学性质
Vol.34高等学校化学学报No.22013年2月 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 441~446 doi:10.7503/cjcu20120588杂原子掺杂的含单空位缺陷BN纳米管的非线性光学性质石芝铭,陈 巍,万素琴,李 辉,黄旭日(吉林大学理论化学研究所,理论化学计算国家重点实验室,长春130021)摘要 采用密度泛函理论(DFT)研究了杂原子M(M =Li,Na,K,Be,Mg,Ca,C 和Si)在B /N 单空位缺陷处的掺杂对(6,0)BN 纳米管体系非线性光学性质的影响.采用B3LYP 方法共得到了14种几何构型,并采用BHandHLYP 方法计算了这些结构的第一超极化率β0值.研究结果表明,单纯的B 或N 缺陷几乎不影响BN 纳米管体系的非线性光学性质;与B 缺陷处掺杂的体系相比,杂原子在N 缺陷处的掺杂更有利于提高BN 纳米管体系的第一超极化率β0值;对于同周期掺杂原子,还原性越强的原子掺杂对BN 纳米管体系的第一超极化率β0值的改善越明显,表现为β0(Ⅰ族)>β0(Ⅱ族)>β0(Ⅳ族);对比同主族掺杂原子,第三周期元素Na和Mg 的掺杂能更有效地提高体系的第一超极化率β0值,原因主要在于原子半径和还原性等因素共同决定其对BN 纳米管体系第一超极化率β0值的改善程度.本文研究结果为有效提高BN 纳米管体系的非线性光学性质提供了一种新思路,为基于BN 纳米管的非线性光学材料设计提供了有价值的理论信息.关键词 密度泛函理论;BN 纳米管;非线性光学;空位缺陷;掺杂中图分类号 O641 文献标志码 A 收稿日期:2012⁃06⁃20.基金项目:国家自然科学基金(批准号:21103065,21073075和21173097)和教育部博士点基金(批准号:20110061120024和20100061110046)资助.联系人简介:黄旭日,男,博士,教授,博士生导师,主要从事功能材料设计和化学微观反应机理研究.E⁃mail:huangxr@ 低维的纳米结构(如C 和BN 纳米管等)因具有独特的光学㊁力学㊁电学和磁学等性质,已经成为近年来基础研究领域的热点之一,吸引了国内外研究者的广泛关注[1~18].目前,对于碳纳米管的非线性光学性质的研究(特别是对第一超极化率的研究)同样取得了一定的进展[7~18].如文献[7]作者利用Zigzag 型(6,0)碳纳米管作为π共轭桥,将NH 2和NO 2作为给㊁受体基团连接在共轭桥两端,或利用该纳米管同时作为共轭桥和受(给)体基团,而只将NH 2(NO 2)连接在共轭桥一端作为给受体基团,所形成的具有给受体基团的π共轭纳米结构均表现出较大的非线性光学响应.此外,研究还发现[8],将碱金属Li 原子掺杂在可视为超短纳米管的[5]Cyclacene 的一端,该锂化方式也可有效地提高材料的第一超极化率(β0值大约是7938~35384a.u.).将Li 原子和NH 2基团共同连接在Zigzag 型(6,0)超短碳纳米管的两端,即将锂化效应与给受体效应相结合的方式能更有效地提高材料的第一超极化率[9].通过N 原子取代超短纳米管([5]Cyclacene)一端的C 原子也能改善该材料的非线性光学响应[10].最近,Liu 等[11]对含有各类缺陷(如Stone⁃Wales 缺陷㊁单空位缺陷和双空位缺陷)的碳纳米管体系的非线性光学性质进行了研究,结果发现,上述缺陷在提高体系的非线性光学响应方面也有着十分重要的作用.显然,通过将给受体基团连接在碳纳米管两端形成新型的Donor⁃π⁃Acceptor 结构以及杂原子(例如Li㊁N)掺杂和各种缺陷的引入等方式都能有效地提高碳纳米管体系的第一超极化率值.作为碳纳米管的类似物,无机BN 纳米管目前已成为备受关注的一类无机纳米体系,并已被实验合成.由于B㊁N 原子的电负性不同,BN 键呈现离子键特征,使BN 纳米管具有较高的化学稳定性,因此有望在材料设计中得到广泛应用.然而,相对于碳纳米管,BN 纳米管的非线性光学性质的研究相对匮乏.已有研究[19]表明,单纯地通过C 原子取代的方法可提高BN 纳米管的二阶超极化率γ值,却无法改善其第一超极化率β0值.而最近的研究结果发现[20],将LiCN Li 分子装入到BN 纳米管中,或244高等学校化学学报 Vol.34 者将Li2分子掺杂到BN纳米管内部均可提高BN纳米管体系的第一超极化率β0值[21].考虑到在纳米材料合成中缺陷的形成是不可避免的,且缺陷的存在有可能会影响材料体系的非线性光学性质[11],因此本文以含空位缺陷的(6,0)Zigzag型BN纳米管为对象,研究了B/N单空位缺陷以及在缺陷处掺杂其它杂原子(包括碱金属原子Li,Na和K,碱土金属原子Be,Mg和Ca,非金属原子C和Si)对体系非线性光学性质的影响.同时探讨了B/N单空位缺陷对Zigzag型BN纳米管的第一超极化率β0值的影响㊁各主族元素在缺陷处掺杂对体系β0值的改善以及掺杂原子的还原性及原子半径等因素对体系β0值的影响等问题.研究结果为提高BN纳米管的非线性光学响应提供了新思路和有用的理论信息.1 计算方法在弱的外加电场存在情况下,分子体系的能量是电场强度的函数,超极化率被定义为能量在电场中的泰勒展开系数,当外电场为均匀弱场时,展开式为E=E0-μαFα-12ααβFαFβ-16βαβγFαFβFγ(1)式中,E0为未加电场时的分子能量,Fα,Fβ和Fγ分别为静电场在α,β和γ方向上的分量,μα,ααβ和βαβγ分别代表偶极矩㊁极化率和第一超极化率. 平均极化率定义为α=(αxx+αyy+αzz)/3(2) 第一超极化率定义为βi=35(βiii+βijj+βikk)(i,j,k=x,y,z)(3)β0=β2x+β2y+β2z(4) 所有结构均在B3LYP/6⁃311G(d)水平下优化得到,其极化率和第一超极化率是在BHandHLYP方法下利用有限场近似方法计算得到的,对于B,N和H原子采用了6⁃31G(d)基组,对于掺杂的杂原子采用了6⁃311++G(3df,3pd)基组.值得注意的是,对于极化率或第一超极化率的计算,MP2方法通常能够得到比较可靠的计算结果.Hu等[22]运用了4种方法(HF,B3LYP,BHandHLYP和MP2)对Li@ Benzene的第一超极化率进行了计算,结果分别为1176,2986,1793和2187a.u.,表明B3LYP方法会过高估算体系的第一超极化率,而BHandHLYP方法得到的结果更接近MP2方法.相同的结论在Wang 等[23]的研究中也得到了验证.他们运用MP2,BHandHLYP和B3LYP方法计算得到(Li+@26adz)K-的第一超极化率β0值分别为121733,163928和1044613a.u.此外,Champagne等[24]通过研究C5H7和C6H8的非线性光学性质,进一步验证BHandHLYP方法比B3LYP方法包含了更高的HF交换相关项,能有效地减小B3LYP方法对第一超极化率的过高估算.此外,为了进一步验证BHandHLYP方法对本文所涉及的体系计算得到的极化率和第一超极化率的合理性,我们对比了理想BN纳米管结构(BNNT)㊁含N原子缺陷的BN纳米管结构(V N⁃BNNT)以及在N原子缺陷处掺杂Na原子的BN纳米管结构(Na⁃V N⁃BNNT)的能隙.结果表明,随着结构的变化,能隙变化规律为BNNT(4.672eV)>V N⁃BNNT(2.868eV)>Na⁃V N⁃BNNT(2.497eV);而相应的第一超极化率(β0)变化规律为BNNT(231a.u.)<V N⁃BNNT(287a.u.)<Na⁃V N⁃BNNT(5926a.u.).这种随着能隙的减小,相应的极化率和第一超极化率增大的趋势也验证了BHandHLYP方法能合理地计算本文所涉及体系的非线性光学性质.本文所有计算均采用Gaussian03程序包[25]完成.2 结果与讨论2.1 V a⁃BNNT(a=B,N)的几何结构和非线性光学性质以Zigzag型(6,0)BN纳米管(含有3个结构单元,边缘连接H原子)为研究对象,在B3LYP/ 6⁃311G(d)水平下得到了BN纳米管和仅含单空位(B/N原子)缺陷的BN纳米管[V a⁃BNNT(a=B和N)]的几何结构,其构型分别如图1和图2所示.目前,模型方法在低维纳米材料体系的非线性光学性质研究中已得到了广泛应用,在以往的研究[7~11,18,19]中,研究者大多选择了1~3个结构单元(用H 原子饱和边缘悬键)为模型,对BN 和C 纳米管进行模拟计算,研究体系的非线性光学性质,并得到了具有指导意义的计算结果.Fig.1 Structures of V N ⁃BNNT (A )and V B ⁃BNNT (B)Fig.2 Structures of (6,0)BNNT ,V B ⁃BNNT ,V N ⁃BNNT and M⁃V a ⁃BNNTa =B,N;M =Li,Na,K,Be,Mg,Ca,C and Si.从图1可以发现,单空位缺陷使(6,0)BN 纳米管的几何结构发生了一定的变化,即V N ⁃BNNT 结构[图1(A)]变化较小,未发生重构现象,而V B ⁃BNNT 结构[图1(B)]则发生了明显的重构现象,B 2 B 3之间距离为0.176nm,表现出明显的成键性质.在0.001a.u.外加电场下使用BHandHLYP 方法计算了纯BN 纳米管㊁V B ⁃BNNT 和V N ⁃BNNT 的极化率α值和第一超极化率β0值(见表1).从表1可见,V B ⁃BNNT 的α值和β0值分别为399和225a.u.;V N ⁃BNNT 的α值和β0值分别为410和287a.u.显然,同纯BN 纳米管的α值(400a.u.)和β0值(231a.u.)相比,引入B /N 单空位缺陷并未有效地改善BN 纳米管的非线性光学性质.Table 1 Geometric parameters ,polarizabilites (α)and hyperpolarizabilites (β0)of (6,0)BNNT ,V B ⁃BNNT ,V N ⁃BNNT and AM⁃V a ⁃BNNT (a =B ,N ;AM =Li ,Na and K )System d (AM a1)/nm d (AM a2)/nm d (AM a3)/nm α/a.u.β0/a.u.BNNT 400231V B ⁃BNNT 399225V N ⁃BNNT 410287Li⁃V B ⁃BNNT 0.2020.1990.1994681298Na⁃V B ⁃BNNT 0.2370.2360.2364661546K⁃V B ⁃BNNT 0.2720.2720.2724651309Li⁃V N ⁃BNNT 0.2280.2550.2554392230Na⁃V N ⁃BNNT 0.2600.2950.2954565926K⁃V N ⁃BNNT 0.3220.3130.31344341312.2 M⁃V a ⁃BNNT 的几何结构和非线性光学性质在含单空位缺陷体系的基础上研究了第Ⅰ主族碱金属原子(Li,Na 和K)㊁第Ⅱ主族碱土金属原子344 No.2 石芝铭等:杂原子掺杂的含单空位缺陷BN 纳米管的非线性光学性质(Be,Mg 和Ca)及第Ⅳ主族非金属原子(C 和Si)在缺陷处进行掺杂对体系[M⁃V a ⁃BNNT(a =B,N;M =Li,Na,K,Be,Mg,Ca,C 和Si)]的结构和非线性光学性质的影响.在B3LYP /6⁃311G(d )水平下得到了碱金属原子(AM)分别在B 缺陷和N 缺陷处掺杂体系的几何结构(如图2所示).从图2可见,在V B ⁃BNNT 和V N ⁃BNNT 结构中掺杂的碱金属原子Li,Na 和K 都位于单空位缺陷的上方,其同缺陷处相应的N1或B1原子之间的距离随着碱金属原子序数的增加而增大,即当在B 缺陷纳米管进行掺杂时,Li,Na 和K 与N1的距离分别为0.202,0.237和0.272nm;而当在N 缺陷纳米管进行掺杂时,Li,Na 和K 与B1的距离略大,分别为0.228,0.260和0.322nm(见表1).本文计算了AM⁃V B ⁃BNNT 和AM⁃V N ⁃BNNT(AM =Li,Na 和K)体系的极化率α值和第一超极化率β0值(见表1和图3).结果表明,同未掺杂体系V B ⁃BNNT 相比(α=399a.u.),AM⁃V B ⁃BNNT 体系的α值略有增加,分别为468(Li),466(Na)和465a.u.(K).然而,这些碱金属的掺杂却有效提高了AM⁃V B ⁃BNNT 的β0值,使其分别达到了1298(Li),1546(Na)和1309a.u.(K),同V B ⁃BNNT(β0=225a.u.)相比约提高了6~7倍.对于AM⁃V N ⁃BNNT 体系的计算结果也表现出同样的趋势(见表1):其α值分别为439(Li),456(Na)和443a.u.(K),比V N ⁃BNNT 的α值(410a.u.)也略有增加;但其β0值提高得更加显著,分别为2330(Li),5926(Na)和4131a.u.(K),约是V N ⁃BNNT 的β0值(287a.u.)的9~20倍.可见,碱金属原子在缺陷处掺杂能够有效地提高BN 纳米管体系的第一超极化率β0值,并且在N 缺陷处掺杂结构的β0值要远大于其在B 缺陷处掺杂结构的β0值(见图3).Fig.3 Hyperpolarizabilites (β0)of AM⁃V N ⁃BNNT and AM⁃V B ⁃BNNT (AM =Li ,Na and K )鉴于碱金属原子在N 缺陷处掺杂更有利于BN 纳米管的非线性光学响应的提高,因此以V N ⁃BNNT体系为基础,进一步研究了第Ⅱ主族碱土金属原子(EM =Be,Mg 和Ca)和第Ⅳ主族非金属原子(NM =C 和Si)掺杂对体系结构和非线性光学性质的影响,结果见图2和表2.从图2可见,同碱金属原子掺杂类似,在碱土金属原子掺杂的体系(EM⁃V N ⁃BNNT)中,掺杂原子也位于缺陷处的上方,其与B1的距离随着原子序数的增加而增大,分别为0.181,0.240和0.271nm(但均略小于同周期碱金属原子掺杂体系的相应参数).C /Si 掺杂的体系(NM⁃V N ⁃BNNT)的情况则与碱金属和碱土金属掺杂体系不同.由于C 原子半径与B /N 原子半径相近,匹配度较好,其掺杂时是嵌在缺陷所在平面上的,而Si 原子由于半径较大,掺杂时则略突出于缺陷的表面.我们计算了上述体系的非线性光学性质(见表2和图4).计算结果表明,对于EM⁃V N ⁃BNNT 体系,α值分别为461(Be),487(Mg)和543a.u.(Ca),均略高于V N ⁃BNNT 体系的α值;相应的β0值分别为824(Be),3819(Mg)和3812a.u.(Ca),与V N ⁃BNNT 体系的β0值(287a.u.)相比提高了3~13倍,但均低于同周期碱金属原子掺杂体系的β0值.而对于NM⁃V N ⁃BNNT(NM =C 和Si)体系,C 或Si 原子在缺陷处的掺杂对体系的非线性光学性质影响不大,其β0值分别为256和670a.u.;其α值也几乎与V N ⁃BNNT 体系的α值相同,分别为406和430a.u.从图4可以清楚地看到,各主族原子在BN 纳米管的N 缺陷处的掺杂对体系第一超极化率β0值的Table 2 Geometric parameters ,polarizabilites (α)and hyperpolarizabilites (β0)of EM⁃V N ⁃BNNT (EM =Be ,Mg and Ca )and NM⁃V N ⁃BNNT (NM =C and Si )systemsSystem d [EM(NM) N1]/nm d [EM(NM) N2]/nm d [EM(NM) N3]/nm α/a.u.β0/a.u.Be⁃V N ⁃BNNT0.1810.2130.213461824Mg⁃V N ⁃BNNT 0.2400.3420.3424873819Ca⁃V N ⁃BNNT 0.2710.3250.3255433812C⁃V N ⁃BNNT 0.1530.1540.154406256Si⁃V N ⁃BNNT 0.1950.2010.201430670444高等学校化学学报 Vol.34 Fig.4 Hyperpolarizabilites (β0)of M⁃V N ⁃BNNT (M =Li ,Na ,K ,Be ,Mg ,Ca ,C and Si ) 影响不同,即对于同周期原子,第Ⅰ主族元素掺杂体系的β0值要大于第Ⅱ主族元素掺杂体系的β0值,且两者的值都远大于第Ⅳ主族非金属原子掺杂体系的β0值.这主要是由于同周期原子半径接近,其掺杂时与N 缺陷的匹配度相似,因而掺杂效果取决于原子的还原性,即原子还原性越强,其失电子能力越强,越有利于体系电荷转移,从而能更好地改善体系的β0值.在第Ⅰ主族元素掺杂的结构中,无论是在B 缺陷还是N 缺陷处掺杂,Na 原子对于BN 纳米管非线性光学性质的改善都要优于Li 原子和K 原子(见图3).原因主要在于,对于同主族元素的掺杂,除了还原性的因素外,掺杂原子与缺陷位的匹配程度(掺杂原子的半径越接近缺陷原子半径,其匹配度越好)也是影响其非线性光学性质改善的重要因素,因此当掺杂的碱金属原子序数增加时,尽管其还原性增强,然而由于原子半径依次增大,导致其与缺陷的匹配性逐渐降低,结果这种原子还原性和原子半径的共同作用导致了Na 原子掺杂体系具有最好的β0值.这一规律也体现在第Ⅱ主族和第Ⅳ主族元素掺杂的结构中,即β0(Mg)>β0(Ca)>β0(Be)以及β0(Si)>β0(C).3 结 论利用密度泛函理论方法研究了含有B 或N 缺陷的(6,0)BN 纳米管的非线性光学性质,重点考察了第Ⅰ(Li,Na 和K)㊁第Ⅱ(Be,Mg 和Ca)和第Ⅳ主族元素(C 和Si)掺杂对其非线性光学性质的影响.通过研究发现,只含有单空位(B /N)缺陷对BN 纳米管体系的非线性光学性质几乎无影响;将碱金属原子(M =Li,Na 和K)掺杂在V B ⁃BNNT 或V N ⁃BNNT 体系中均能有效地提高体系的β0值,且在N 缺陷处掺杂对体系的β0值提升效果明显优于其在B 缺陷处的掺杂;碱土金属(M =Be,Mg,Ca)原子在N 缺陷处的掺杂也能有效地提高体系的β0值,但效果不如同周期相应的碱金属原子掺杂,而非金属(C 和Si)掺杂对体系的非线性光学性质的改善不明显.这主要是由于同周期元素原子半径相近,其与缺陷处的匹配程度相似,原子的还原性决定了其对体系β0值有效改善的程度,即同周期内还原性越强的原子对体系非线性光学性质的改善越好;对于同主族掺杂原子,原子还原性和原子半径等因素的共同作用决定了其对BN 纳米管体系的第一超极化率β0值的改善程度,因此在同族元素中,第三周期Na 和Mg 掺杂能更有效地提高体系的第一超极化率β0值.上述研究结果为基于BN 纳米管体系的非线性光学材料设计提供了有益的理论依据.参 考 文 献[1] Cao F.L.,Ren W.,Xu X.Y.,Ji Y.M.,Zhao C.Y.,Phys.Chem.Chem.Phys.,2009,11,6256 6262[2] Zahedi E.,Seif A.,Physica E ,2011,44,179 185[3] Chegel R.,Behzad S.,Solid State Communications ,2011,151,259 263[4] Xie Y.,Zhang J.M.,Computational and Theoretical Chemistry ,2011,976,215 220[5] Zhong R.L.,Xu H.L.,Sun S.L.,Qiu Y.Q.,Su Z.M.,Chem.Eur.J.,2012,18,11350 11355[6] Zhao J.X.,Ding Y.H.,Materials Chemistry and Physics ,2009,116,21 27[7] Xiao D.,Bulat F.A.,Yang W.,Beratan D.N.,Nano Lett.,2008,8,2814 2818[8] Xu H.L.,Li Z.R.,Wu D.,Ma F.,Li Z.J.,Gu F.L.,J.Phys.Chem.C ,2009,113,4984 4986[9] Ma F.,Zhou Z.J.,Li Z.R.,Wu D.,Li Y.,Li Z.S.,Chem.Phys.Lett.,2010,488,182 186[10] Xu H.L.,Wang F.F.,Li Z.R.,Wang B.Q.,Wu D.,Chen W.,Yu G.T.,Gu F.L.,Aoki 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P.Y.,Morokuma K.,Voth G.A.,Salvador P.,Dannenberg J.J.,Zakrzewski V.G.,Dapprich S.,Daniels A.D.,Strain M.C.,Farkas O.,Malick D.K.,Ra⁃buck A.D.,Raghavachari K.,Foresman J.B.,Ortiz J.V.,Cui Q.,Baboul A.G.,Clifford S.,Cioslowski J.,Stefanov B.B.,LiuG.,Liashenko A.,Piskorz P.,Komaromi I.,Martin R.L.,Fox D.J.,Keith T.,Al⁃Laham M.A.,Peng C.Y.,Nanayakkara A.,Challacombe M.,Gill P.M.W.,Johnson B.,Chen W.,Wong M.W.,Gonzalez C.,Pople J.A.,Gaussian03,Revision C.02, Gaussian Inc.,Wallingford CT,2012Investigation on Nonlinear Optical Properties of Foreign⁃atom Doping Boron Nitride Nanotube with Vacancy DefectsSHI Zhi⁃Ming,CHEN Wei,WAN Su⁃Qin,LI Hui,HUANG Xu⁃Ri*(State Key Laboratory of Theoretical and Computational Chemistry,Institute of Theoretical Chemistry,Jilin University,Changchun130021,China)Abstract The geometrical structures and nonlinear optical(NLO)properties of fourteen foreign⁃atom⁃doping (6,0)boron nitride nanotubes with B/N vacancy defect,M⁃V a⁃BNNT(a=B and N;M=Li,Na,K,Be,Mg, Ca,C and Si),were investigated with the density functional theory(DFT)method.The computational results reveal that the B/N vacancy defect almost has no effect on the NLO properties of pristine boron nitride nano⁃tube(BNNT).Compared with the BNNT with B vacancy defect,the foreign⁃atom doped at the N vacancy can more effectively increase theβ0value of BNNT.The doping atom with the stronger reducing property in the same row can cause a larger improvement on theβ0value of BNNT with N vacancy,namely,β0(groupⅠ)>β0(groupⅡ)>β0(groupⅣ).The reducing properties and atomic radius of the doping atoms in same family have a cooperation effect on theβ0value of the BNNT,and the resulted case is that the doping Na and Mg atoms in the third row at N⁃vacancy can cause a largerβ0value of the BNNT than the other atoms in the same family.These computational results will provide the new ideas and useful theoretical information for the desig⁃ning of new type of high⁃performance NLO materials based on BNNTs.Keywords Density functional theory;Boron nitride nanotube;Nonlinear optical;Vacancy defect;Doping(Ed.:Y,Z,A)。
基于密度泛函理论下O和Na掺杂单层h-BN的电子结构和光学性质的分析
基于密度泛函理论下O和Na掺杂单层h-BN的电子结构和
光学性质的分析
周国建;彭章娥;刘琳;罗剑平
【期刊名称】《原子与分子物理学报》
【年(卷),期】2024(41)6
【摘要】基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了O、Na单掺杂及O和Na 共掺杂单层h-BN的形成能、电子结构和光学性质.结果表明:单掺杂体系中,O掺杂N位置、Na掺杂B位置时,掺杂形成能最低;共掺杂体系中,O和Na邻位掺杂,掺杂形成能最低.与单层h-BN相比,引入杂质原子后的体系禁带宽度均减小,其中O掺杂为n型掺杂,Na掺杂为p型掺杂,而O和Na共掺h-BN体系为直接带隙材料,有利于提高载流子的迁移率.在光学性质方面,Na掺杂h-BN体系与O和Na共掺h-BN的静介电常数均增大,在低能区介电虚部和光吸收峰均发生红移,其中Na掺杂体系红移最为显著,极化能力最强.因此Na单掺和O和Na共掺有望增强单层h-BN的光催化能力,可扩展其在催化材料、光电器件等领域的应用.
【总页数】7页(P6-12)
【作者】周国建;彭章娥;刘琳;罗剑平
【作者单位】上海应用技术大学城市建设与安全工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O649.1
【相关文献】
1.过渡金属类立方烷原子簇化合物电子结构和二阶非线性光学性质的密度泛函理论研究
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5.HBT晶体高压下结构、电子及光学性质的密度泛函理论研究
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密度泛涵理论及其在碳纳米管性能研究中的应用
密度泛涵理论及其在碳纳米管性能研究中的应用
宋维君
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2007(35)5
【摘要】随着电子计算机技术的飞速发展,密度泛涵理论(DFT)方法在研究分子的结构与性能方面的应用日益广泛.碳纳米管是一种新型的碳纳米材料.具有独特的物理化学性质.它在储氢等方面的性能更是引起了人们的极大兴趣.这里着重介绍DFT 这一重要理论及其在碳纳米管性能研究中的应用.
【总页数】2页(P20-21)
【作者】宋维君
【作者单位】青海省西宁市青海大学化工学院盐湖系,青海,西宁,810016
【正文语种】中文
【中图分类】O6
【相关文献】
1.均四嗪热分解机理的从头算分子动力学模拟及密度泛涵理论研究 [J], 熊鹰;舒远杰;周歌;王新锋;田安民
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3.密度泛涵量化参数在多氯代二苯并呋喃logKow研究中的应用 [J], 王红
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含弱相互作用碳基纳米体系的密度泛函研究的开题报告
含弱相互作用碳基纳米体系的密度泛函研究的开题报告
引言：
纳米尺度碳基材料由于其拥有特殊的物理化学特性，在生物、药物、电子、光电等行业中得到了广泛的应用，如碳纳米管、石墨烯、富勒烯等。
另一方面，弱相互作
用对于分子的构象和性质具有重要的影响。
因此，研究弱相互作用的碳基纳米体系具
有重要的科学意义和应用价值。
研究内容：
本研究将使用密度泛函理论（DFT）对包括富勒烯、纳米管和石墨烯等类型碳基纳米体系进行计算和模拟。
具体包括以下内容：
1.使用DFT计算吸附、结合能和电子能带结构等方面的物理化学性质，以研究碳基纳米体系的稳定性和反应性。
2. 手工合成纳米体系，并使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段表征其结构和形貌，并将实验结果与计算结果进行比较。
3. 在计算中考虑DFT对于弱相互作用描述的不足，尤其是屏蔽电子相互作用的
忽略对体系性质预测的影响。
预期成果：
1.研究过程中获得碳基纳米体系的物理化学性质等参数，可为相关应用领域提供重要的参考。
2.通过理论和实验相结合的方法，验证和完善密度泛函理论在预测弱相互作用碳基纳米体系方面的适用性，并为未来相关研究提供有用的参考。
3. 希望本研究能在纳米科学、物理化学等领域中获得有突破性的成果，同时推进该领域技术的发展和应用。