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     

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     

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     

碳纳米锥电子场发射的第一性原理研究

运用第一性原理研究了不同锥角和结构的碳纳米锥 （CNC） 电子场发射性能.结果表明：随外电场 （E_add） 增强,CNC电子结构变化显著,费米能级 （E_f） 处态密度 （DOS） 明显增大;赝能隙减小;体系电荷移向尖端.DOS,HOMO/LUMO及Mulliken电荷分析表明：CNC的电子场发射性能除依赖于尖端结构外,很大程度上还取决于锥角大小,特别顶层6个原子的CNC₃和CNC₄场发射性能 关键词： 碳纳米锥 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     

掺杂对碳纳米管拉曼光谱及场发射性能的影响

采用高温热解法在860℃分别制备出了镓、氮以及硼和氮掺杂的碳纳米管,提纯后利用丝网印刷工艺分别将它们制备成薄膜,并测试了它们的拉曼光谱与场发射性能。测试结果表明,掺杂纳米管的缺陷密集度比纯碳纳米管明显增大,而它们的场致电子发射性能则与掺杂元素的性质密切相关。镓和氮掺杂的纳米管均具有非常优异的场发射性能,而硼和氮共掺杂的纳米管的场发射性能很差。掺杂引起碳纳米管费米能级附近能态密度的变化及功函数的降低是其具有优异场致电子发射性能的主要原因。     

并苯纳米环[6]CA及其衍生物的电子结构和光物理性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论PBE0方法在6-31G(d, p) 基组水平上对比研究并六苯纳米环[6]CA及BN取代纳米环[6]CA-BN的几何结构及电子性质. 同时探讨锂离子掺杂对不同体系的芳香性、前线分子轨道、电子吸收光谱及传输性质的影响. 通过电离势、亲合势及重组能的计算, 预测纳米环体系得失电子的能力及传输性能. 结果表明:[6]CA的能隙很小, BN取代后, 能隙明显增大; 锂离子掺杂到两种纳米环中, 在不明显改变前线分子轨道分布的前提下, 几乎同步降低了最高占据轨道、 最低未占据轨道能级, 锂离子掺杂使载流子传输性能得到很大改善; 电子吸收光谱拟合发现, BN取代使吸收光谱很大程度蓝移, 吸收强度明显减小; 而锂离子掺杂对光谱的强度及吸收范围没有明显影响. 关键词： 碳纳米环 硼氮纳米环 锂离子掺杂 密度泛函理论     

掺氮碳化硅纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对本征碳化硅纳米管和掺氮碳化硅纳米管的电子结构进行了计算.计算表明本征（8,0）碳化硅为直接带隙半导体,能带间隙为0.94 eV;掺氮浓度为1.56%和3.12％的碳化硅纳米管的能带间隙减小为0.83 eV和0.74 eV.从差分电荷密度可以看出,能带间隙的减小是氮硅键与碳硅键相比共价成键能力降低的结果. 关键词： 碳化硅纳米管 掺氮 第一性原理 电子结构     

碳、碳氮和硼碳氮纳米管场发射性能的比较研究

采用高温热解法在860℃分别制备出了碳、碳氮和硼碳氮纳米管，提纯后利用丝网印刷工艺分别将它们制备成薄膜，并测试了它们的场发射性能.结果表明：碳纳米管、碳氮纳米管和硼碳氮纳米管薄膜的开启电场分别为2.22，1.1和4.4V/μm，当电场增加到5.7V/μm时，它们的电流密度分别达到1400，3000μA/cm²和小于50μA/cm².碳和碳氮纳米管薄膜的场增强因子分别为10062和11521.可见，碳氮纳米管的场发射性能优于碳纳米管，而硼碳氮纳米管的场发射性能比前两者要差.解释了这三种纳米管场发射性能差别的原因. 关键词： 碳纳米管 碳氮纳米管 硼碳氮纳米管 场发射     

5d过渡金属原子掺杂氮化硼纳米管的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了当氮化硼纳米管（BNNT）中的B原子和N原子被5d过渡金属原子（Lu,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Hg）取代时BNNT的几何结构、电子结构和磁性性质. 作为对比,给出了理想BNNT,B缺陷体系（V_B）和N缺陷体系（V_N）的相应结果. 研究发现：5d原子取代B（B_5d）时体系的局域对称性接近于C_3v,但是取代N（N_5d）时体系的局域对称性偏离C_3v对称性较大;利用相同的5d原子进行掺杂时,B_5d的成键能比N_5d的成键能大;对于B_5d或者N_5d,其成键能基本上随着5d原子的原子序数的增大而降低;掺杂体系中出现了明显的杂质能级,给出了态密度等结果;不同掺杂情况的磁矩不同,取代B 时体系的总磁矩呈现出较强的规律性. 利用对称性和分子轨道理论解释了5d原子取代B时杂质能级的产生和磁性的变化规律. 关键词： 第一性原理计算 5d过渡金属原子 氮化硼纳米管 密度泛函理论     

外场下SnS分子结构及其特性

对S原子采用6-311++G**基组,Sn原子采用SDB-cc-pVTZ基组,利用密度泛函(B3P86)方法对SnS分子进行了基态结构优化,并研究了外场作用下SnS基态分子键长、能量、能级分布、电荷布居分布、谐振频率和红外谱强度的影响规律.然后利用含时密度泛函(TD-B3P86)方法研究了SnS分子在外场下的激发特性.结果表明,在所加的电场范围内(-0.04 a.u.-0.04 a.u.),随着正向电场的增大,分子键长和红外谱强度均是先减小后增大;总能E,SnS基态分子的最高已占据轨道能量EH和谐振频率均是先增大后减小;分子的最低未占空轨道能量EL和能隙Eg均随正向电场的增大而减小.随着正向电场的增大,SnS分子由基态至前9个单重激发态跃迁的波长增大,激发能则减小.     

GeTe和GeSe 分子在外电场下的特性研究

对Ge原子采用6-311++G^**基函数,Te和Se原子采用SDB-cc-pVTZ基函数,利用密度泛函理论的局域自旋密度近似方法优化得到了GeTe和GeSe分子的稳定构型,并计算了外电场作用下GeTe和GeSe基态分子的平衡核间距、总能量、最高已占据分子轨道能量E_H、最低未占分子轨道能量E_L、能隙、谐振频率和红外谱强度. 在上述计算的基础上利用单激发组态相互作用-局域自旋密度近似方法研究了GeTe和GeSe分子在外电场下的激发特性. 结果表明:随着正向电场强度的增大,分子核间距逐渐增大,分子总能量逐渐降低,谐振频率逐渐减小,红外谱强度则逐渐增大. 在0-2.0569×10¹⁰ V·m^-1的电场范围内,GeTe分子的E_H 均高于GeSe分子的E_H;随着正向电场的增大,GeTe与GeSe的E_H差逐渐变大,GeTe的E_L低于GeSe的E_L,它们的E_L均随正向电场的增大而增大. 无外场时,GeTe分子的能隙比GeSe分子的能隙要小;在外电场反向增大的过程中, GeTe和GeSe的分子能隙始终减小. 外电场的大小和方向对GeTe和GeSe分子的激发能、振子强度及跃迁的波长均有较大影响. 关键词： GeTe GeSe 外电场 激发态     

自辐射场下PuO分子光谱研究

在相对论有效原子实势近似下, 以Pu为SDD基组、O为6-311+G^*基组, 采用优选的密度泛函 B3LYP方法, 研究了用电场摸拟钚本身产生自辐射场(-0.005—0.005 a.u.) 作用下氧化钚(PuO)基态分子的最高占据轨道(HOMO)能级E_H、最低空轨道(LUMO)能级E_L、能隙E_g和费米能级E_F. 结果表明: 在所加的电场范围内, E_H随着电场的增加均逐渐减少, E_F随着电场的增加均逐渐增大, E_g始终处于增大的趋势, 费米能级E_F上升, 占据轨道的电子难以被激发至空轨道而形成激发态, PuO分子在自辐射场中更趋于稳定, 可以阻止O₂, H₂等扩散到表面内层而腐蚀钚表面, 有利于了钚在自辐射场中抗腐蚀.     

SnSe分子外场下的基态性质和激发态性质

对Sn原子使用SDB-cc-pVTZ基组, Se原子采用6-311++G^**基组, 利用密度泛函中的B3LYP方法研究了电场强度为-0.04–0.04 a.u.的外电场对SnSe基态分子的几何结构、 电荷布居分布、 HOMO能级、 LUMO能级、 能隙、 费米能级、 谐振频率和红外光谱强度的影响. 继而使用含时密度泛函(TD-B3LYP) 方法研究了SnSe分子在外场下的激发特性. 结果表明, 外电场的大小和方向对SnSe分子基态的这些性质有明显影响. 在所加的电场范围内(-0.04 a.u.–0.04 a.u.), 随着正向电场的增大, 核间距先减小后增大, 在F=0.03 a .u.时取得最小值0.2317 nm; 分子电偶极矩μ近似线性地增大; E_L, E_H、 费米能级E_F和能隙E_g均减小. 随着正向电场逐渐增大, 分子总能量和谐振频率均先增大后减小; 红外谱强度则先减小后增大, 在F=0.03 a.u.时, 取得最小值 0.1138 km·mol^-1. 由基态到第1–10个单重激发态的波长均随着正向电场的增大而增大. 激发能均随着正向电场的增大而减小. 电场的引入可改变SnSe分子激发态出现的顺序并使得一些禁止的跃迁变得可能. 关键词： SnSe 外电场 能隙 激发特性     

Theoretical study of Ir(III) complexes with cyclometalated alkenylquinoline ligands

Recently, it was reported that cyclometalated iridium(III) complexes of 2-((E)-2-phenyl-1-ethenyl)quinoline (PEQ) and 1-((E)-2-phenyl-1-ethenyl)isoquinoline (PEIQ) emitted saturated red light with high quantum efficiency and brightness. However, the energy difference between specific wavelengths due to the metal-to-ligand charge transfer (³MLCT) absorption and emission spectra showed rather large Stokes shifts, which originated at the predominant ³(π–π¹) ligand-based emission. In this paper, it is shown that these complexes are consistent with predominant ³(π–π¹) ligand-based emission. To develop the predominant ³MLCT emission of Ir complexes for a highly efficient phosphorescent complex suitable for red OLED devices, proper ligands having a highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level similar to that of 2-phenylpyridine (ppy) ligand were designed to lead to strong mixing between π-orbitals of ligands and the 5d orbital of the centric iridium atom. In order to decrease the HOMO energy level and the lowest an occupied molecular orbital (LUMO) level simultaneously to maintain the same HOMO–LUMO energy gap, an electron accepting group such as F or CF₃ was introduced. By such manipulation of ligands in Ir complexes, it was theoretically possible to change the origin of emission in Ir complex from the predominant ligand-centered ³(π–π¹) excited state to the predominant ³MLCT excited state.     

外电场作用下MgO分子的特性研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311+G（2DF）水平上研究了电场强度为-003—003 a.u.的外电场对MgO基态分子的几何结构、HOMO能级、LUMO能级、能隙、费米能级、谐振频率和红外光谱强度的影响规律.结果表明,在所加的电场范围内,随着正向电场的增大核间距先减小后增大,在F=002 a.u.时,R_e取得最小为017397 nm;分子总能量不断升高,但增大的幅度呈减小的趋势; E_H先增大后减小,在 关键词： MgO 外电场 能隙 红外