基于graphene条带的硅纳米结构

采用分子动力学模拟方法研究了graphene条带上生长硅纳米结构的过程,分析了不同温度下硅原子在graphene条带边沿生成的新型纳米结构.研究表明,随机分布的硅原子吸附到锯齿型graphene条带边沿在不同的温度T下可生成不同类型的硅纳米结构：300K≤T<2000K时形成无规则的团簇,2000K≤T≤2800K时形成单原子链结构,2800K<T<3900K时形成含缺陷的硅链结构,T≥3900K时硅原子逐渐替代条带边沿的碳原子直至graphene条带破坏.而硅原子吸附到扶手椅型graphene条带边沿在300K≤T<3000 K内仅能形成非链状的不定型的硅纳米结构. 关键词： graphene 硅 纳米结构 分子动力学模拟     

Quantum diffusion in bilateral doped chains

In this paper,we quantitatively study the quantum diffusion in a bilateral doped chain,which is randomly doped on both sides.A tight binding approximation and quantum dynamics are used to calculate the three electronic characteristics:autocorrelation function C(t),the mean square displacement d(t) and the participation number P (E) in different doping situations.The results show that the quantum diffusion is more sensitive to the small ratio of doping than to the big one,there exists a critical doping ratio q 0,and C(t),d(t) and P (E) have different variation trends on different sides of q 0.For the self-doped chain,the doped atoms have tremendous influence on the central states of P (E),which causes the electronic states distributed in other energy bands to aggregate to the central band (E=0) and form quasi-mobility edges there.All of the doped systems experience an incomplete transition of metal-semiconductor-metal.     

碳纳米管表面硅纳米颗粒的结构与热稳定性

利用分子动力学方法研究了碳纳米管表面硅颗粒的结构和热稳定性.发现随着温度的增加,碳纳米管表面硅颗粒结构发生了由笼状结构到帐篷状结构的变化.碳管表面的硅颗粒在熔点附近或更高的温度下,结构变得无序,并沿着碳纳米管轴向方向伸长.此外,通过对比分析碳纳米管表面硅颗粒与自由条件下硅颗粒Lindemann指数的变化,发现碳纳米管表面的硅纳米颗粒熔点要低于自由条件下硅纳米颗粒的熔点.     

多壁碳纳米管外壁高温蒸发的分子动力学模拟

采用经典分子动力学（MD）方法,使用EDIP（environment-dependent interatomic potential)势描述C纳米管内C原子之间相互作用,对多壁C纳米管由于Stone-Wales缺陷引起外层管高温剥落蒸发现象进行了计算模拟.研究结果表明,高温下多壁C纳米管外层管Stone-Wales缺陷处C原子剧烈振动导致C—C键断裂形成悬键,并逐渐向四周扩散导致外层管剥落蒸发.利用Lindemann指数作为判据,得出多壁C纳米管外层管出现剥落蒸发的温度为2290 K左右,与Huang Jianyu等实验中观测到多壁C纳米管外层管剥落蒸发现象产生的温度2000 ℃基本一致. 关键词： 多壁C纳米管 分子动力学 Stone-Wales缺陷 剥落蒸发     

多壁碳纳米管外壁高温蒸发的分子动力学模拟

采用经典分子动力学（MD）方法,使用EDIP（environment-dependent interatomic potential)势描述C纳米管内C原子之间相互作用,对多壁C纳米管由于Stone-Wales缺陷引起外层管高温剥落蒸发现象进行了计算模拟.研究结果表明,高温下多壁C纳米管外层管Stone-Wales缺陷处C原子剧烈振动导致C—C键断裂形成悬键,并逐渐向四周扩散导致外层管剥落蒸发.利用Lindemann指数作为判据,得出多壁C纳米管外层管出现剥落蒸发的温度为2290 K左右,与Huang Jianyu等实验中观测到多壁C纳米管外层管剥落蒸发现象产生的温度2000 ℃基本一致.     

Structure, stability, and motion of dislocations in double-wall carbon nanotubes

In this paper,a novel double-wall carbon nanotube(DWCNT) with both edge and screw dislocations is studied by using the molecular dynamics(MD) method.The differences between two adjacent tubule indexes of armchair and zigzag nanotubes are determined to be 5 and 9,respectively,by taking into account the symmetry,integrality,and thermal stability of the composite structures.It is found that melting first occurs near the dislocations,and the melting temperatures of the dislocated armchair and zigzag DWCNTs are around 2600 K-2700 K.At the premelting temperatures,the shrink of the dislocation loop,which is comprised of edge and screw dislocations,implies that the composite dislocation in DWCNTs has self-healing ability.The dislocated DWCNTs first fracture at the edge dislocations,which induces the entire break in axial tensile test.The dislocated DWCNTs have a smaller fracture strength compared to the perfect DWCNTs.Our results not only match with the dislocation glide of carbon nanotubes(CNTs) in experiments,but also can free from the electron beam radiation under experimental conditions observed by the high resolution transmission electron microscope(HRTEM),which is deemed to cause the motion of dislocation loop.     

硅纳米颗粒在碳纳米管表面生长的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了硅纳米颗粒在碳纳米管上的生长，并分析了这种复合材料的基本结构.研究表明，由于硅原子和碳纳米管之间的相互作用以及碳纳米管的巨大的表面曲率，硅原子在碳纳米管表面不是形成覆盖碳纳米管的二维薄膜，而是生成具有三维结构的硅纳米颗粒.小纳米颗粒的结构和无基底条件下生成的颗粒结构基本一致.对于大纳米颗粒，不同于无基底条件下形成的球状纳米晶体硅结构，硅纳米颗粒沿管轴方向伸长，其结构为类似于硅晶体的无定形网络结构. 关键词： 纳米颗粒 碳纳米管 硅 分子动力学模拟     

一类非公度体系的电子动力学

研究了格点势能V_n=λtanh［Acos(2πσn)］/tanhA,σ=(5-1)/2的一类非公度体系的电子动力学性质-分析了体系中不同相区内波函数的特征,发现延展态的波函数类似于Bloch波,在一定范围内体系中存在临界态-计算了自关联函数C(t)和均方位移d(t),分析了它们的长时行为,发现当体系各态均为延展态时,C(t)～t^-1,d(t)～t¹;当体系各态均为局域态时,C(t)～t⁰,d(t)～t^{0关键词：}     

缺陷对单壁碳纳米管熔化与预熔化的影响

利用分子动力学模拟研究了具有几种常见缺陷的单壁碳纳米管的熔化与预熔化性质. 研究结果表明, 类似于纳米颗粒和聚合物, 碳纳米管发生熔化时的Lindemann指数为003, 远低于晶体熔化的判据01—015 使用Lindemann指数, 得出标准碳纳米管的熔化温度为4800K左右, 而带缺陷的碳纳米管的熔化总是从缺陷处开始, 并且缺陷会影响碳纳米管局部的熔化温度, 导致局部预熔化. Stone-Wales缺陷在2600K引起碳纳米管的局部熔化,空位缺陷导致的局部熔化温度在3200K, 而具有硅替位缺陷的碳纳米管在3800K以下具有很好的热稳定性. 关键词： 熔化 预熔化 缺陷 碳纳米管     

拓扑绝缘体Bi_2Se_3中层堆垛效应的第一性原理研究

运用第一性原理方法,研究了拓扑绝缘体Bi_2Se_3块体和薄膜中的层堆垛对其结构、电子态、拓扑态和自旋劈裂的影响.发现不同的堆垛会引起Bi_2Se_3层间的相互作用,改变系统的中心对称性.块体的ABC和AAA堆垛都具有中心对称性和相似的能带结构.ABA堆垛破坏了体系的中心对称性,能带发生很大改变,并且产生了很大的能带自旋劈裂.用能带反转的方法判定体系的拓扑相,在不同堆垛的Bi_2Se_3块体中,考虑自旋轨道耦合时都发生了能带反转,因而具有不同堆垛的Bi2Se3仍是拓扑绝缘体.进一步研究了Bi_2Se_3薄膜中的堆垛效应,发现非中心对称的ABA堆垛在Bi_2Se_3薄膜中引起明显的自旋劈裂,并且提出和验证了用应变调控自旋劈裂的方法.