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相似文献
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1.
马瑞  张华林 《计算物理》2019,36(1):99-105
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究掺杂菱形BN片的石墨烯纳米带的电子特性.掺杂使扶手椅型石墨烯纳米带(AGNRs)的带隙增大,不同位置掺杂AGNRs的带隙大小略有差异.在无磁性态,无论是否掺杂,锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)都为金属.在铁磁态,掺杂使ZGNRs由金属转变为半导体.而处于反铁磁态时,无论是否掺杂,ZGNRs都为半导体,掺杂使其带隙发生改变.掺杂的AGNRs和ZGNRs的结构稳定,掺杂ZGNRs的基态为反铁磁态.掺杂菱形BN片可以有效调控GNRs的电子特性.  相似文献   

2.
BN链掺杂的石墨烯纳米带的电学及磁学特性   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
王鼎  张振华  邓小清  范志强 《物理学报》2013,62(20):207101-207101
基于密度泛函理论第一性原理系统研究了BN链掺杂石墨烯纳米带(GNRs)的电学及磁学特性, 对锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)分非磁态(NM)、反铁磁态(AFM)及铁磁性(FM)三种情况分别进行考虑. 重点研究了单个BN链掺杂的位置效应. 计算发现: BN链掺杂扶手椅型石墨烯纳米带(AGNRs) 能使带隙增加, 不同位置的掺杂, 能使其成为带隙丰富的半导体. BN链掺杂非磁态ZGNR的不同位置, 其金属性均降低, 并能出现准金属的情况; BN链掺杂反铁磁态ZGNR, 能使其从半导体变为金属或半金属(half-metal), 这取决于掺杂的位置; BN链掺杂铁磁态ZGNR, 其金属性保持不变, 与掺杂位置无关. 这些结果表明: BN链掺杂能有效调控石墨烯纳米带的电子结构, 并形成丰富的电学及磁学特性, 这对于发展各种类型的石墨烯基纳米电子器件有重要意义. 关键词: 石墨烯纳米带 BN链掺杂 输运性质 自旋极化  相似文献   

3.
姚仲瑜  傅军  龚少华  张月胜  姚凯伦 《物理学报》2011,60(12):127103-127103
采用基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波方法,对闪锌矿结构CrS和CrSe的电子结构进行自旋极化计算.闪锌矿相CrS和CrSe处于平衡晶格常数时为半金属性,它们的分子自旋磁矩都为4.00μB. 使晶体相对于平衡晶格在±10%的范围内发生各向同性应变,并计算闪锌矿相CrS和CrSe的电子结构.计算结果表明,闪锌矿相CrS和CrSe相对于平衡晶格的各向同性应变分别为-1%–10%和-4%–10%时仍然保持半金属铁磁性,并且分子总磁矩都稳定于4.00μB. 关键词: 各向同性应变 电子结构 半金属性 磁性  相似文献   

4.
基于密度泛函理论体系下广义梯度近似(GGA),利用第一性原理方法计算了Be替代Al、S替代N和Be-S共掺杂对氮化铝纳米片的电子结构和光学性质的影响.计算结果表明,掺杂改变了氮化铝纳米片的带隙,但仍显示半导体特性. Be掺杂类型对氮化铝纳米片的晶体结构影响不大,而S掺杂和Be-S共掺杂都使得氮化铝纳米片有不同程度的弯曲.同时Be-S共掺杂中S原子起到激活受主杂质Be原子的作用,使得受主能级向低能方向移动.共掺杂比单掺杂具有更高的受主原子浓度,并减小局域化程度.光学性质也发生较大改变:S原子掺杂氮化铝纳米片的介电函数虚部出现第二介电峰,Be掺杂和Be-S共掺杂使得损失谱的能量区间有所展宽,峰值降低并向高能区移动.  相似文献   

5.
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了电场对BN纳米管的电子结构的影响.首先对在不同电场强度下的纳米管几何结构进行了优化,可以看出纳米管沿轴方向层间距出现了不规则的变化.电子能带结构显示,在电场作用下,zigzag型和armchair型两种结构纳米管的能带向低能方向移动,并且导致纳米管的带隙有显著的减小.电场使得armchair型纳米管的带隙发生了从间接带隙向直接带隙的转变.在电场作用下,纳米管的两端态密度呈现出明显的差异,正负电荷沿轴向出现了沿轴向的空间分离,Mulliken电荷分布图揭示出最高占据轨道和最低未占据轨道分居在纳米管的两端.  相似文献   

6.
利用基于密度泛函理论的第一性原理,对不同浓度Er掺杂Si纳米晶粒的结构稳定性、电子和光学性质进行了研究.结果表明: Si纳米晶粒中Er掺杂浓度越低,结构越稳定;Er掺杂后的Si纳米晶粒引入了杂质能级,导致禁带宽度变窄;掺杂后的Si纳米晶粒在低能区出现了一个较强的吸收峰,随着浓度的降低,吸收峰峰值逐渐减小,甚至消失. 这为Si基发光材料的设计提供了理论依据. 关键词: Si纳米晶粒 掺杂 电子结构 光学性质  相似文献   

7.
采用QCISD方法研究了BN基态分子在不同场强条件下的稳定构型及激发态性质。分析了外电场对BN分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外谱强度以及对BN分子前10个激发态的激发能、振子强度等的影响。结果表明随着正向电场的逐渐增大, BN分子键长先减小后增大;分子总能量则先增大后减小;分子电偶极矩 增大;费米能级和能隙均减小。谐振频率及红外谱强度均随正向电场的增大而增大。由基态到第1激发态的波长减小,激发能增大,而基态至第2-10激发态的波长增大而激发能减小。  相似文献   

8.
采用QCISD方法研究了BN基态分子在不同场强条件下的稳定构型及激发态性质。分析了外电场对BN分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外谱强度以及对BN分子前10个激发态的激发能、振子强度等的影响。结果表明随着正向电场的逐渐增大, BN分子键长先减小后增大;分子总能量则先增大后减小;分子电偶极矩μ增大;费米能级和能隙均减小。谐振频率及红外谱强度均随正向电场的增大而增大。由基态到第1激发态的波长减小,激发能增大,而基态至第2-10激发态的波长增大而激发能减小。  相似文献   

9.
雷天民  吴胜宝  张玉明  郭辉  陈德林  张志勇 《物理学报》2014,63(6):67301-067301
为了研究稀土掺杂对单层MoS2电子结构的影响,文章基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了本征及La,Ce,Nd掺杂单层MoS2的晶格参数、能带结构、态密度和差分电荷密度.计算发现,稀土掺杂所引起的晶格畸变与杂质原子的共价半径大小有关,La杂质附近的键长变化最大,Nd杂质附近的键长变化最小.能带结构分析表明,La掺杂可以在MoS2的禁带中引入3个能级,Ce掺杂可以形成6个新能级,Nd掺杂可以形成4个能级,并对杂质能级属性进行了初步分析.差分电荷密度分布显示,稀土掺杂可以使单层MoS2中的电子分布发生改变,尤其是f电子的存在会使差分电荷密度呈现出反差极大的物理图象.  相似文献   

10.
用直流磁控溅射法制备了非晶C薄膜及N掺杂非晶C(a-C∶N)薄膜,用紫外-可见分光光谱仪、椭圆偏振仪、俄歇电子能谱(AES)等对薄膜进行了检测。结果表明:随源气体中N气含量的增加,透过率和折射率变小, 而光学带隙先增大后减小; 当薄膜中N的含量很少,N的掺入对sp3杂化C起稳定作用,使得薄膜光学带隙Eg增大。而较高量N的掺入抑制了sp3杂化C的形成,提高了薄膜中sp2键含量,使得薄膜光学带隙变小。参数D定义为俄歇电子能谱(AES)中最大正峰和最低负峰之间的距离,用俄歇电子能谱中的D值来计算薄膜的sp2键的百分含量,俄歇电子能谱(AES)表征也表明:较高量的N的掺入抑制了sp3杂化C的形成。所以应该考虑在较低N分压条件下掺N来改善非晶C薄膜的光学性能。  相似文献   

11.
The effects of single C-chain on the stability, structural and electronic properties of zigzag BN nanoribbons (ZBNNRs) were investigated by first-principles calculations. C-chain was expected to dope at B-edge for all the ribbon widths NzNz considered. The band gaps of C-chain doped NzNz-ZBNNR are narrower than that of perfect ZBNNR due to new localized states induced by C-chain. The band gaps of NzNz-ZBNNR-C(n  ) are direct except for the case of C-chain position n=2n=2. Band gaps of BN nanoribbons are tunable by C-chain and its position n, which may endow the potential applications of BNNR in electronics.  相似文献   

12.
本文采用了第一性原理研究了空位缺陷纤锌矿BN的电子结构和光学性质.通过对能带结构、态密度分析发现:缺陷体系由于B、N的缺失,费米能级附近出现杂质能级.相较于本征体系,随着空位浓度增加,杂质能级变多,跃迁能量减小. N空位缺陷的纤锌矿BN态密度总体向低能区移动,且能级相较于B空位缺陷的纤锌矿BN明显增多.从复介电函数和光学吸收谱分析中发现,随着空位浓度的增加,缺陷体系纤锌矿BN在可见光区域的吸收逐渐增强.尤其是B22N24在可见光区域出现的吸收效果更好.  相似文献   

13.
用INDO方法对C76BN的22种可能异构体进行较系统的理论研究,表明最稳定的两种异构体52,53-C76BN和29,28-C76BN是B和N直接相连并位于C78(C2v)椭球长轴附近的6/6键上;用INDO/SCI方法计算C76BN的电子光谱表明,其长波吸收峰与C78(C2v)相比发生红移.用AM1方法对C76BN的四种稳定异构体进行构型优化及红外光谱研究表明,BN单元的取代削弱C原子之间的共轭而使红外频率变小.  相似文献   

14.
The magnetic properties and electronic structures of ferromagnetic nanowires (FM=Fe, Co and Ni) encapsulated inside a zigzag (12,0) boron nitride nanotube (BNNT) are investigated by first-principle calculations. The relaxed geometry structures of FM/BNNT systems have only slightly changed. Formation energy analysis shows that the combining processes of Co/BNNT and Ni/BNNT systems are exothermic, and therefore the Co and Ni nanowires can be encapsulated into a semiconducting zigzag (12,0) BNNT and form stable hybrid structures. The charges are transferred from ferromagnetic nanowires to more electronegative BNNTs, and the formed FM–N bonds have covalent bond characteristics. The magnetic moments of FM/BNNT systems are smaller than those of the freestanding ferromagnetic nanowires, especially for the atoms on the outermost shell of the nanowires. The stable FM/BNNT systems exhibit higher magnetic moments, which can be useful for a wide variety of next-generation nanoelectronic device components.  相似文献   

15.
罗佳  向钢  余天  兰木  张析 《中国物理 B》2016,25(9):97305-097305
By using first-principles calculations within the framework of density functional theory,the electronic and magnetic properties of 3d transitional metal(TM) atoms(from Sc to Zn) adsorbed monolayer Ga As nanosheets(Ga As NSs) are systematically investigated.Upon TM atom adsorption,Ga As NS,which is a nonmagnetic semiconductor,can be tuned into a magnetic semiconductor(Sc,V,and Fe adsorption),a half-metal(Mn adsorption),or a metal(Co and Cu adsorption).Our calculations show that the strong p–d hybridization between the 3d orbit of TM atoms and the 4p orbit of neighboring As atoms is responsible for the formation of chemical bonds and the origin of magnetism in the Ga As NSs with Sc,V,and Fe adsorption.However,the Mn 3d orbit with more unpaired electrons hybridizes not only with the As 4p orbit but also with the Ga 4p orbit,resulting in a stronger exchange interaction.Our results may be useful for electronic and magnetic applications of Ga As NS-based materials.  相似文献   

16.
《Current Applied Physics》2015,15(10):1117-1123
The electronic structures, magnetic properties and half-metallicity in Zr2IrZ (Z = Al, Ga, In) alloys with the Hg2CuTi-type structure were systematically investigated by using the first-principle calculations. Zr2IrZ (Z = Al, Ga, In) alloys are predicted to be half-metallic ferrimagnets which are quite robust against hydrostatic strain and tetragonal deformation. The total magnetic moment of Zr2IrZ (Z = Al, Ga, In) alloys mainly originates from the 4d electrons of Zr atoms and follows the conventional Slater-Pauling rule: Mt = Zt−18. (Mt is the total magnetic moment per unit cell and Zt is the valence concentration). The origin of the band gap for Zr2IrZ (Z = Al, Ga, In) alloys is also well studied. Unconventionally, Zr2Ir-based alloys contain element with 5d valence electrons, which implies a wider field to search for new half-metallic materials.  相似文献   

17.
Electronic and magnetic properties of Mn-doped WSe2 monolyer subject to isotropic strain are investigated using the first-principles methods based on the density functional theory. Our results indicate that Mn-doped WSe2 monolayer is a magnetic semiconductor nanomaterial with strong spontaneous magnetism without strain and the total magnetic moment of Mn-doped system is 1.038μB. We applied strain to Mn-doped WSe2 monolayer from -10% to 10%. The doped system transforms from magnetic semiconductor to half-metallic material from −10% to −2% compressive strain and from 2% to 6% tensile strain. The largest half-metallic gap is 0.450 eV at −2% compressive strain. The doped system shows metal property from 7% to 10%. Its maximum magnetic moment comes to 1.181μB at 6% tensile strain. However, the magnetic moment of system decreases to zero sharply when tensile strain arrived at 7%. Strain changes the redistribution of charges and arises to the magnetic effect. The coupling between the 3d orbital of Mn atom, 5d orbital of W atom and 4p orbital of Se atom is analyzed to explain the strong strain effect on the magnetic properties. Our studies predict Mn-doped WSe2 monolayers under strain to be candidates for thin dilute magnetic semiconductors, which is important for application in semiconductor spintronics.  相似文献   

18.
采用平面波超软赝势方法研究了纤铁矿型TiO_2纳米片层结构的稳定性和电子结构.结果显示该结构具有较高的稳定性,其带隙比锐钛矿型TiO_2要大0.59 e V,带隙内没有出现表面态.通过对空位缺陷形成能的比较,结果显示这在还原性气氛下纤铁矿型TiO_2纳米片层表面Ti空位的形成能明显低于O空位的形成能,确定出最容易出现的缺陷是-4价的Ti空位,该空位缺陷的出现会使带隙中产生表面缺陷态.与体相内缺陷不同,表面缺陷态可以促进电子和空穴的分离,这些发现可以合理的解释最近的实验结果 .  相似文献   

19.
利用密度泛函理论(DFT),对氮化硼(BN)管状团簇的几何结构、稳定性和电子性质进行了研究.选取合适的BN结构单元作为结构生长基元,采用逐层生长的方式计算得到有限长度、不同截面尺寸的稳定管状团簇.结构中B-N交替排列,结构组成中的四元环和六元环数目均符合一般表达式.计算结果表明,通过适当组装管状团簇以及碳原子掺杂,可以制备出带隙可调的单壁氮化硼纳米管.  相似文献   

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