碳掺杂闭口硼氮纳米管场发射第一性原理研究

运用第一性原理研究了闭口硼氮纳米管（BNNT）顶层掺碳体系（C@BNNT）的电子场发射性能.结果表明：随外电场增强,C@BNNT电子结构变化显著,态密度（DOS）向低能方向移动;碳原子的局域态密度（LDOS）在费米能级附近明显增大;赝能隙、最高占据分子轨道（HOMO）/最低未占据分子轨道（LUMO）能隙减小;体系电荷移向帽端.DOS,HOMO/LUMO及Mulliken电荷分析一致表明,与BNNT相比,C@BNNT电子场发射性能显著改善,且C@BN_moreNT性能更优. 关键词： 碳掺杂 硼氮纳米管 电子场发射 第一性原理     

掺硼水吸附碳纳米管电子场发射性能的第一性原理研究

运用第一性原理研究了掺硼碳纳米管(BCNT)顶端吸附水分子后的电子场发射性能.结果表明：掺B及吸附H₂O的碳纳米管(BCNT+H₂O)端部形成电子聚集的原子尺度微区,其电子态密度(DOS)在费米能级(E_f)附近有很大提高.根据计算的电子DOS,HOMO/LUMO及Mulliken电荷分布等可知BCNT+H₂O比CNT+H₂O有更好的场发射性能. 关键词： 掺硼碳纳米管 吸附 密度泛函理论 电子场发射     

锥顶碳纳米管的结构稳定性与场致发射性能

运用密度泛函理论研究了锥顶碳纳米管的结构稳定性与电子场致发射性能.结果表明:在外电场作用下,该体系的结构稳定性明显优于碳纳米锥体、C₃₀半球封口的碳纳米管,且电子发射性能与锥角大小、锥顶构型密切相关,特别是锥角38.9°及棱脊型顶部的cone₁@(6,6)综合性能最优,用其作为场致发射源的阴极时可显著提高发射电流密度并延长器件的使用寿命. 关键词： 锥顶碳纳米管 电子场致发射 结构稳定性 密度泛函理论     

碳掺杂硼氮纳米管电子场发射的第一性原理研究

对闭口硼氮纳米管（BNNT）顶层掺碳体系,运用第一性原理研究了电子场发射性能.结果表明,掺碳的BNNT体系电子结构变化显著;外电场愈强,体系态密度向低能端移动幅度愈大,且最高占据分子轨道（HOMO）/最低未占据分子轨道（LUMO）能隙愈小.体系态密度和局域态密度,HOMO和LUMO及其能隙分析一致表明,各种碳掺杂体系中C_eqBNNT的场发射性能最佳. 关键词： 硼氮纳米管 碳掺杂 第一性原理     

等离子体增强热丝CVD生长碳纳米尖端的研究

用CH₄，NH₃和H₂为反应气体，利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在不同偏压电流的条件下制备了碳纳米尖端，并用扫描电子显微镜和显微Raman光谱仪对碳纳米尖端进行了研究.结果表明碳纳米尖端是石墨结构，随着偏压电流的增大，碳纳米尖端的顶角减小，生长速率增大.结合有关等离子体和溅射的理论，分析讨论了碳纳米尖端的形成和碳纳米尖端的生长随偏压电流的变化. 关键词： 碳纳米尖端 等离子体 化学气相沉积     

高压下ErNi2B2C弹性性质、电子结构和热力学性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论中的赝势平面波方法研究了高压下超导材料 ErNi₂B₂C 的弹性性质、电子结构和热力学性质.分析表明, 弹性常数、体弹模量、剪切模量、杨氏模量和弹性各向异性因子的外压力效应明显. 电子态密度(DOS)的计算结果显示, 在费米能级(E_F)处的 DOS 峰随外界压强的增大显著降低, 由于 ErNi₂B₂C 相对较高的超导温度(T_c)起因于E_F处的 DOS 峰, 因此推测压强增大可能会降低 ErNi₂B₂C 的 T_c.类似的现象在超导材料 MgB₂和 SrAlSi 中已被发现.此外, 基于准谐德拜模型, 对 ErNi₂B₂C 在高温高压下的热力学性质的研究表明, 在一定范围内, 温度和压强将对其热膨胀系数和热容产生明显的影响. 关键词： 高压 弹性性质 电子结构 热力学性质     

阻变存储器复合材料界面及电极性质研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理对比研究了Cu（111）/HfO₂（001）,Cu（111）/HfO₂（010）,Cu（111）/HfO₂（100）三种复合材料界面模型的失配率、界面束缚能、电荷密度、电子局域函数以及差分电荷密度. 计算结果表明：Cu（111）/HfO₂（010）失配率最小,界面束缚能最大,界面体系相对最稳定;对比电荷密度及电子局域函数图显示,只有HfO₂（010）方向形成的复合材料体系出现了垂直Cu电极方向完整连通的电子通道,表明电子在此方向上具有局域性、连通性,与阻变存储器（RRAM）器件导通方向一致;差分电荷密度图显示,Cu（111）/HfO₂（010）复合材料体系界面处存在电荷密度分布重叠的现象,界面处有电子的相互转移、成键的存在;进一步计算了Cu（111）/HfO₂（010）体系距离界面不同位置的间隙Cu原子形成能,表明越靠近界面Cu原子越容易进入HfO₂ 体内,在外加电压下易发生电化学反应,从而导致Cu导电细丝的形成与断裂. 研究结果可为RRAM存储器的制备及性能的提高提供理论指导和设计工具. 关键词： 阻变存储器 复合材料 界面 电子通道     

氮掺杂及水分子吸附碳纳米管电子场发射第一性原理研究

对闭口碳纳米管(CNT)顶端分层掺氮及吸附不同数目水分子体系,运用第一性原理研究了有电场存在时的电子场发射性能.结果表明：掺氮并吸附水分子的CNT结构稳定;外电场愈强、水分子数愈多,体系态密度(DOS)向低能端移动幅度愈大且最高分子占据轨道(HOMO)/最低分子空轨道(LUMO)能隙愈小.吸附能,DOS/LDOS,HOMO/LUMO及其能隙分析一致表明,第三层氮掺杂CNT吸附不同数目水分子体系的场发射性能最佳. 关键词： 氮掺杂 水吸附 密度泛函理论 电子场发射     

碳硅链和氮铝链的电子输运特性的第一性原理研究

采用第一性原理非平衡格林函数方法研究了一维碳硅链 （SiC）_n和氮铝（Al-N）_n的电子输运特性,n为原子链所包含的Si,C（Al,N）原子数目.碳硅链（SiC）_n（或氮铝链（Al-N）_n）置于两个Al（100）电极中.计算了一维碳硅链和氮铝链体系的平衡电导随原子链的长度变化情况.结果发现,它们的平衡电导随原子链的长度增加而减小.对电荷转移分析发现, 关键词： 平衡电导 分子开关 转移电荷     

富勒烯衍生物C60（CF3）n（n=2，4，6，10）几何结构和电子性质变化规律的密度泛函研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对C₆₀（CF₃）_n （n=2,4,6,10）几何结构和电子性质的变化规律进行了计算研究.发现在C₆₀（CF₃）₄可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p p p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定;在C₆₀（CF₃）₆可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p p p m p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定.对C₆₀（CF₃）₂,C₆₀（CF₃）₄,C₆₀（CF₃）₆和C₆₀（CF₃）₁₀四种加成衍生物的几何结构分析可知：随着CF₃加成个数的增加,C₆₀中的C—C平均键长逐渐变大,笼子与CF₃之间连接键C_C60—C_CF3逐渐变大.对它们的电子结构分析可知,随着CF₃加成数目的增多,反应热几乎是线性增加.而C₆₀（CF₃）_n（n=2,4,6,10）分子的平均反应热在n=6处为极大值,说明C₆₀（CF₃）₆应该是最容易得到的加成产物.由Mulliken电荷可知,加成的CF₃个数越多,CF₃与笼子的相互作用也就越强,每个CF₃转移到笼子上电荷数也就越多.C₆₀（CF₃）_n的自旋聚居数分布表明它们均为闭壳层结构.最后,从CF₃对分子的前线轨道贡献可知,四种分子的得电子情况和失电子情况均发生在碳笼本身,并不随着CF₃个数的增加而发生明显的改变. 关键词： 60（CF₃）_n （n=2')" href="#">C₆₀（CF₃）_n （n=2 10） 几何结构和电子性质 密度泛函     

Density functional theory study of the electronic and field emission properties of nitrogen- and boron-doped carbon nanocones

Using first-principles density functional theory, we have investigated the electronic and field emission properties of carbon nanocones (CNCs) doped with N or B with 60° disclination. Our findings are that the emission properties for the doped CNCs depend on the doping species, position, and concentration. Compared to pristine CNC, N-doped CNCs exhibit better field emission properties, in which as the doping concentration increases from 1.25% to 2.5% the maximum emission current at applied electric field of 0.3 V/Å increases from 0.94 μA (one N atom is doped at the position adjacent to the pentagon) to 2.90 μA (two N atoms are doped at pentagon). As for pristine CNC the emission current is only 0.21 μA. However, B-doping has no significant influence on the emission properties of CNCs. Our findings suggest that N-doped CNCs can be used as a candidate for cold-emission electron sources.     

N-M(Cd,Mg)共掺闭口氧化锌纳米管场发射第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 分别研究了N掺杂和N-M(Cd, Mg)共掺(9, 0)型闭口氧化锌纳米管(ZnONT)的几何结构和场发射性能.结果表明: N原子能够提高体系帽端结构的稳定性; 随外加电场增强, 体系的态密度向低能方向移动, 最高占据分子轨道(HOMO)-最低未占据分子轨道(LUMO)能隙及有效功函数变小, 电荷向帽端聚集程度愈高. 体系态密度/局域态密度, HOMO/LUMO, 能隙及Mulliken电荷分析一致表明, N-Cd共掺可提高ZnONT的场发射性能, N-Mg共掺反而抑制其电子发射. 关键词： 第一性原理 ZnO纳米管 场发射 共掺杂     

The tunneling density-of-states of interacting massless Dirac fermions

We calculate the tunneling density-of-states (DOS) of a disorder-free two-dimensional interacting electron system with a massless-Dirac band Hamiltonian. The DOS exhibits two main features: (i) linear growth at large energies with a slope that is suppressed by quasiparticle velocity enhancement, and (ii) a rich structure of plasmaron peaks which appear at negative bias voltages in an n-doped sample and at positive bias voltages in a p-doped sample. We predict that the DOS at the Dirac point is non-zero even in the absence of disorder because of electron–electron interactions, and that it is then accurately proportional to the Fermi energy. The finite background DOS observed at the Dirac point of graphene sheets and topological insulator surfaces can therefore be an interaction effect rather than a disorder effect.     

用不同密度分布的发光分子探测光子晶体的全态密度

单一原子（分子）的自发辐射衰变的动力学性质强烈地依赖于其在光子晶体中的位置及其辐射偶极矩与所处位置场的相对方向.测量单一原子（分子）的自发辐射衰变特性只能反映光子晶体的局域态密度特征，而不能反映光子晶体的全态密度特征.理论上研究发现，通过引入含不同密度分布的发光分子可以探测到光子晶体的全态密度的部分细节甚至全部信息.按来源首次将全态密度分为两个部分，证明了特定的发光分子分布可以完善地反映其中的一部分或者全部，这为解释、设计加速或抑制原子（分子）自发辐射的实验提供了有益的指导. 关键词： 光子晶体 自发辐射 态密度 密度分布     

Study of thermal oxidation of LaSix/Si(1 0 0) by grazing incidence electron-induced X-ray emission spectroscopy

A new X-ray emission spectroscopy (XES) apparatus for analyzing nondestructively the chemical states of the inner regions of layered materials was constructed. Using electron excitation at grazing incidence, it also enables the analyzing depth to be confined to the surfaces of the materials. The apparatus was employed to the study of oxidation of a La silicide layer formed on a Si substrate. By comparing the Si Kβ emissions with results by XPS analysis, it was concluded that the Si Kβ emission band of the oxidized sample at the excitation energy of 3.0 keV represents the Si 3p density of states (DOS) of a LaSiO mixed oxide. The variations of the spectra at increasing electron beam energies were compared with probing depths calculated by an empirical model. This result indicates that we can analyze the chemical states of a mixed oxide layer of one to two tens angstroms in thickness, and nondestructively probe into the depth of about several tens angstroms.     

Field-induced spin mixing in ultrathin superconducting Al and be films in high parallel magnetic fields

We report spin-dependent electron density of states (DOS) studies of ultrathin superconducting Al and Be films in high parallel magnetic fields. Superconductor-insulator-superconductor (SIS) tunneling spectra are presented in which both the film and the counterelectrode are in the paramagnetic limit. This SIS configuration is exquisitely sensitive to spin mixing and/or spin flip processes which are manifest as DOS singularities at eV=2 Delta(0)+/-eV(z). Both our Al and Be data show a well defined subgap peak whose magnitude grows dramatically as the parallel critical field is approached. Though this feature has previously been attributed to spin-orbit scattering, it is more consistent with fluctuations into a field induced mixed-spin state.