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相似文献
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1.
张丽娟  胡慧芳  王志勇  陈南庭  谢能  林冰冰 《物理学报》2011,60(7):77209-077209
应用第一性原理密度泛函理论研究了单壁碳纳米管中Stone-Wales(SW)缺陷和氮掺杂情况下的电子结构和光学性质.研究发现,含氮SW缺陷单壁碳纳米管体系的总能降低,结合更稳定,且在费米能级附近出现一条半满的杂质带,并且随着氮掺杂位置的不同,掺杂能态出现显著差异.碳管的吸收和反射明显减弱且吸收峰和反射峰在低能区发生红移现象,在能量小于11eV附近均出现杂质特征峰.本文对计算结果进行了分析研究,可望为含氮SW缺陷碳管在光电材料中的应用提供理论依据. 关键词: 单壁碳纳米管 Stone-Wales缺陷 氮掺杂 光学性质  相似文献   

2.
应用基于第一性原理的密度泛函理论研究了硼原子取代掺杂的(8,0)碳纳米管吸附甲醛气体分子的束缚能、电子结构以及光吸收和反射性质.研究发现,硼原子掺杂的碳纳米管对甲醛气体具有较强的敏感性,其束缚能大大增加,电荷转移更加显著,吸收峰和反射峰增多,峰值减小,且在低能区发生蓝移现象,在能量约为172 eV处均出现一特征峰.对计算结果进行了讨论,期望利用硼掺杂碳管来制作检测甲醛的纳米传感器和光电器件. 关键词: 碳纳米管 甲醛 硼原子取代掺杂 光学性能  相似文献   

3.
采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了纯净的及带有不同数目的Stone-Wale拓扑缺陷下的扶手椅型单壁, 双壁和三壁小管径碳纳米管的能带结构和电子输运性质, 通过计算并分析不同偏压下的微分电导和非弹性电子隧穿谱(IETS), 计算结果表明单壁, 双壁和三壁碳纳米管的特征偏压区间分别为[-1.0V, 1.0V], [-0.5V, 0.5V] 和[-0.25V, 0.25V], 特征偏压区间内SW拓扑缺陷所产生的电导波动平缓, 而特征偏压区间外因缺陷的数目变化所带来的电导波动显著, 通过IETS谱线的分析得到单壁, 双壁和三壁碳纳米管的特征峰偏压分别为 1.25V, 0.625V和 0.125V. 碳纳米管的特征偏压区间和IETS特征峰偏压可为较小管径碳纳米管单壁, 双壁和多壁类型的区分提供一种新的途径, 同时也为小管径多壁碳纳米管的输运性质在出现拓扑缺陷时的响应提供参考依据.  相似文献   

4.
采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了纯净的及带有不同数目的 Stone-Wale拓扑缺陷下的扶手椅型单壁,双壁和三壁小管径碳纳米管的能带结构和电子输运性质,通过计算并分析不同偏压下的微分电导和非弹性电子隧穿谱(IETS),计算结果表明单壁,双壁和三壁碳纳米管的特征偏压区间分别为[-1.0 V,1.0 V],[-0.5 V,0.5 V]和[-0.25 V,0.25 V],特征偏压区间内SW拓扑缺陷所产生的电导波动平缓,而特征偏压区间外因缺陷的数目变化所带来的电导波动显著,通过IETS谱线的分析得到单壁,双壁和三壁碳纳米管的特征峰偏压分别为±1.25 V,±0.625 V和±0.125 V.碳纳米管的特征偏压区间和IETS特征峰偏压可为较小管径碳纳米管单壁,双壁和多壁类型的区分提供一种新的途径,同时也为小管径多壁碳纳米管的输运性质在出现拓扑缺陷时的响应提供参考依据.  相似文献   

5.
本文采用基于密度泛函的第一性原理方法对硼径向掺杂锯齿形碳纳米管(6,0)-(10,0)拉伸应变下能带结构进行了研究。研究结果表明:未掺杂锯齿形碳纳米管(6,0)和(9,0)表现为金属性;其余的碳纳米管表现为半导体性。在未进行拉伸且掺杂一个、两个硼原子时,内禀金属性碳纳米管(6,0)和(9,0)依然表现为金属性。由于进一步的σ-π杂化以及杂质带的引入导致碳纳米管能带结构发生较大的变化,碳纳米管(7,0),(8,0),(10,0)由原来窄带隙半导体性转变为金属性,且随着掺杂硼原子的个数增多,能带图中的价带逐渐往导带转变,金属性逐渐变强。我们发现,不管是掺杂一个硼原子还是两个硼原子,硼掺杂碳纳米管(6,0)-(10,0)在拉伸量0%-10%之间依然表现为金属性;且随着拉伸量的增加,费米能级向导带移动的距离越大,金属性变弱。此结果能为设计和开发新型的碳纳米管元件提供理论参考。  相似文献   

6.
锯齿型单壁碳纳米管能隙的第一性原理研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
本文采用基于广义梯度近似(GGA)的第一性原理方法,对锯齿型单壁碳纳米管(7,0)、(8,0)、(9,0)、(12,0)的能带结构和能隙进行理论计算.结果表明,各孤立管能隙值跟紧束缚(TB)近似所推出的结论有很大的出入,但跟实验观测结果比较接近.本文对引起这一差异的原因做了初步探讨.  相似文献   

7.
拓扑缺陷的不同分布对单壁碳纳米管电学性能的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
在紧束缚近似基础上,利用扩展的Su-Schriffer-Heeger(SSH)模型,在实空间研究了在完整的“zigzag”碳纳米管中分别引入5/7,5/6/7,5/6/6/7拓扑缺陷所构成的(9,0)-(8,0),(9,0)-(7,0)和(9,0)-(6,0)三种异质结的电学性能.通过研究表明:这些拓扑缺陷不仅改变碳管的直径,而且支配费米能级附近的电学行为.并计算了(9,0)-(8,0),(9,0).(7,0)和(9,0)-(6,0)系统的电子态密度,对这3种异质结的能带结构和电子态密度进行了比较.结果表明:五边形和七边形在碳管中分布的不同对碳管电学性能的影响明显不同.因此,可以研制出基于这些异质结的不同的电子器件基元.  相似文献   

8.
梁君武  胡慧芳  韦建卫  彭平 《物理学报》2005,54(6):2877-2882
用密度泛函理论计算了氧分子物理吸附在半导体型单壁碳纳米管的束缚能,能带结构和吸收 光谱.计算结果指出氧分子吸附在碳纳米管表面的优先位置,研究发现氧吸附对碳管的电子 输运特性和吸收光谱有着重要的影响,并对光致氧分子解吸附的现象进行了理论分析. 关键词: 单壁碳纳米管 氧物理吸附 能带结构 吸收光谱  相似文献   

9.
MgB2各向异性光学性质的第一性原理研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
使用密度泛函第一性原理研究了超导体MgB2单晶各向异性的光学性质.在描述光学性质的基本理论和计算方法的基础上,计算了MgB2的光电导谱、反射谱以及电子能量损失谱,并通过MgB2的各个原子分解态密度图对所得到的反射谱和损失谱的各个谱峰做了详尽地分析.从光电导谱上来看,x方向与z方向有着很大差别,而在反射谱与电子能量损失谱中,x方向与z方向的特征峰位置都是相互符合的.从光导谱来看,沿x方向的第一个带间吸收峰出现在20000 cm-1处,而沿z方向出现在40000 cm-1处.考虑到温度效应对其光学性质的影响,在计算光学矩阵元时加入Lorentz展宽δ=0.10 eV.计算结果和最近实验结果有比较好的一致,只是带间吸收谱峰位置和实验之间存在约1000cm-1(~0.124 eV)的差别.总体上该研究的计算结果从定性上和定量上都与最新各向异性光电导实验结果在误差范围内符合很好.  相似文献   

10.
具有镜像对称结构的一维光子晶体的透射谱   总被引:41,自引:0,他引:41       下载免费PDF全文
杜桂强  刘念华 《物理学报》2004,53(4):1095-1098
计算了具有镜像对称性结构的一维光子晶体的透射谱.在光子晶体的禁带中得到了多个完全透射峰.用数学归纳法得到了简单的迭代关系式用以计算多个完全透射峰的频率.只要结构具有镜像对称性,中心透射峰总是存在,而其他透射峰则依赖于缺陷的位置和折射率.适当选择对称结构,可以得到一个近完全透射带. 关键词: 光子晶体 缺陷模 透射谱  相似文献   

11.
The features of energetics and electronic properties of carbon nanotubes, containing a pentagon-heptagon pair (5/7) topological defect in the hexagonal network of the zigzag configuration, are investigated using the extended Su-Schriffer-Heeger model based on the tight binding approximation in real space. Our calculations show that this pentagon-heptagon pair defect in the nanotube structures is not only responsible for a change in nanotube diameter, but also governs the electronic behaviour around Fermi level. Furthermore, we have calculated the densities of states of the (9,0)-(8,0) and (8,0)-(7,0) systems. For the (9,0)-(8,0) system, a narrow gap exists in the vicinity of the Fermi energy. In contrast, for the (8,0)-(7,0) system, a little peak of the density of states occurs at the Fermi energy. These can be attributed to the addition of a pair of pentagon-heptagon defects in the interface between two isolated carbon nanotubes.  相似文献   

12.
Using first-principle calculations, we have investigated the chemical functionalization of (8,0) zigzag single wall carbon nanotubes (SWNTs) by the amine group on Stone–Wales (SW) defects. The binding of NH2 with the defective (8,0) nanotube was explored and the preferential grafting sites have been identified. On the other hand, the modifications induced by SW defect and functional groups in the structural and electronic properties of (8,0) SWNT have also been investigated. The role of SW defects in the chemical reactivity of carbon nanotubes was well identified.  相似文献   

13.
The fluorination and hydrogenation reactions on (6, 6) and (10, 0) single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) have been examined via computing the reaction energy for the chemisorption. The examined nanotubes have comparable lengths and diameters, with or without Stone-Wales defects on the sidewall. The two fluorine or hydrogen atoms are anchored to the external walls of the SWCNTs. The computed chemisorption energies of these virtual reactions reveal that the fluorination and hydrogenation of the nanotubes are moderately sensitive to the nanotube chirality and the sidewall topology, and the (10, 0) SWCNT with Stone-Wales defect can be easily fluorinated and hydrogenated.   相似文献   

14.
For a single-wall (14, 0) carbon nanotube, the total density of electronic states of the ideal structure and of some possible defect structures is calculated in the framework of the band theory approach using Gaussian-type orbitals and the approximation of the generalized density gradient. It is shown that allowance for defects of the atomic structure of a nanotube makes it possible to adequately describe the existing experimental data on nanotube electronic structure. In the framework of the same approach, the total density of electronic states is calculated for an intermolecular contact of (5, 5) and (10, 0) single-wall carbon nanotubes formed due to the creation of a 5–7 defect. It is shown that the electronic states related to the contact region and the 5–7 defect lie in vicinity of the Fermi level.  相似文献   

15.
本文发现了吸附在碳纳米管外壁和管内的有机分子可以调控碳纳米管的光学性质. 本文以手性为(7,0)的单壁碳纳米管与有机分子方酸菁和聚噻吩组成的复合物为例,利用从头算多体格林函数理论研究了物理吸附的有机分子对碳纳米管光激发性质的影响. 碳纳米管的E11和E22吸收峰红移了几十个毫电子伏特. 重要的是,碳纳米管与分子之间的弱相互作用使得(7,0)管原来能量低于E11峰的暗激子获得一定的振子强度,成为亮激子,从而在低能量处产生一个较弱的卫星吸收峰. 吸附分子的类型影响该卫星峰的能量. 这些发现可为调控碳纳米管的发光波长和发光效率提供有价值的信息.  相似文献   

16.
We present the synchronization of two all-fiber mode-locked lasers, operating at 1.0?μm and 1.54?μm, coupled through the use of a shared single-wall carbon nanotube absorber. Both lasers operate in the soliton-regime, achieving a synchronized repetition rate of 13.08?MHz. The broadband absorption range of the single-wall carbon nanotubes allows the stable mode-locking behavior at 1?μm and 1.5?μm. The nonlinear coupling effects between two energy states of the carbon nanotube absorber result in stable synchronized pulses for hours of operation, with a large cavity mismatch of 1400?μm.  相似文献   

17.
The influence of vacancy percentage on the energy gap of zigzag single-wall carbon nanotube is investigated by the Green's function method in coherent potential approximation. Our probes for various kinds of zigzag single-wall carbon nanotubes show that by increasing vacancy percentage the energy gap is also increased, so for metallic single-wall carbon nanotubes, a metallic to semi-metallic transition is occurred. However, any transition does not appear for semiconductor carbon nanotubes. So by controlling on concentration of vacancies, one can make a semiconductor SWCNT with a predetermined energy gap which is useful in nanoelectronic devices.  相似文献   

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