弯曲锯齿型单壁碳纳米管的电子学特性研究

采用密度泛函数的B3LYP和非平衡格林函数方法分别对锯齿型单壁(5.0)碳纳米管(SWCNT)及外接Au电极后的电子结构和电子传输特性进行了理论研究。另外用同样的方法,对弯曲的SWCNT和外接Au电极的器件的电子结构、电子传输特性进行了研究。比较发现,两个模型在HOMO状态下的电子分布主要集中在两端,总的传输性能比LUMO状态下要弱。虽然两种模型具有相似的能带结构,但弯曲SWCNT的能隙较未弯曲SWCNT的能隙要小。另外两种模型的传输谱与态密度有着明显的对应性,但弯曲的碳纳米管的传输谱较未弯曲碳纳米管的传输谱峰值大很多,说明弯曲过后SWCNT的电子输运性能要远优于未弯曲SWCNT。     

掺硼锯齿型单壁碳纳米管的电子结构

为了研究掺硼碳纳米管的电子结构,对可能存在掺杂方式进行了结构优化,得到掺硼碳纳米管最可能的存在结构.采用密度泛函理论下的第一性原理计算,对不同掺杂浓度的最可能存在掺杂结构进行了计算,结果表明随着掺杂浓度的增加碳纳米管的能带间隙呈现增大的趋势.     

掺氮锯齿型单壁碳纳米管的电子结构

基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,采用CASTEP软件包,在分析掺氮碳纳米管最可能存在方式并进行结构优化的基础上,对不同掺氮浓度的单壁碳纳米管的电子结构进行了计算,分析了掺杂碳纳米管的能带结构和态密度,结果表明随着掺杂浓度的增加能带间隙呈现减小的趋势.     

掺氮锯齿型单壁碳纳米管的电子结构

基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,采用CASTEP软件包,在分析掺氮碳纳米管最可能存在方式并进行结构优化的基础上,对不同掺氮浓度的单壁碳纳米管的电子结构进行了计算,分析了掺杂碳纳米管的能带结构和态密度,结果表明随着掺杂浓度的增加能带间隙呈现减小的趋势.     

半导体型单壁碳纳米管的电子输运特性

采用基于密度泛函理论的非平衡格林函数法(Non-equilibrium Green functions,NEGF),对耦合于两个面心立方间的Al(111)电极间的(8,0)碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)传输特性进行了计算。结果表明,在小偏压下(-40～40 mV),碳纳米管伏安特性与孤立碳纳米管的接近为零不同,而是接近为线性,这是耦合导致碳纳米管能级移动的结果。     

含缺陷碳纳米管的力学性质研究

本文采用全电子密度泛函理论,研究了带有不同拓扑缺陷的碳纳米管在单轴拉伸下的力学性质。计算结果表明：带有7元环和8元环拓扑缺陷的碳纳米管力学性质很接近。两端施加给定轴向应变,二者的能量曲线几乎都在应变约为6．5％时与完好管的能量曲线相交。这表明在拉伸荷载作用下,触发8环和7环拓扑缺陷的临界应变几乎相同。但对于含有9元环拓扑缺陷的碳纳米管,在所考虑的拉伸范围内其能量远高于相应的完好管。这表明此种缺陷形式很难被拉伸加载方式所触发。     

单壁碳纳米管场效应晶体管的制备工艺研究

综述了碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）的主要结构和导电沟道的制备工艺,如AFM探针操控、CVD原位生长、交流介电泳和L-B大面积操控排布等方法。在对CNTFET的这些结构和制备工艺进行详细分析的基础上,着重指出目前CNTFET导电沟道制备中存在的诸如金属性单壁碳纳米管（SWCNT）的烧除、接触电阻大、滞后现象以及P型CNTFET转化等问题,并针对这些问题提出了具体可行的解决方案。     

半导体单壁碳纳米管光电特性研究新进展

介绍了半导体和金属型两类单壁碳纳米管的快速分类法,概述了它们的发光机理及其最新应用,所做的数值计算与已有的实验结果相一致。     

储氢碳纳米管与氢原子相互作用的量子力学研究

应用ONIOM方法对单壁碳纳米管储氢进行了研究,由高到低分别应用密度泛函(DFT)B3LYP方法、HF方法与AMl方法对其进行了组合计算,优化结果与完全用从头算方法(HF/3-21g*)得到的结果存在着较大出入,分析认为后者的结果较为可靠.使用HF/3-21g*方法对(5,5)5晶胞,(6,6)5晶胞单壁碳纳米管在不同的氢覆盖率下进行结构优化,找出了其相关递变规律性.完全应用B3LYP/3-21g*对一系列的体系进行了单点能的计算,通过势能面扫描数据,得到了单壁碳纳米管储氢的基本模型和储氢过程是化学过程的结论.     

用探孔场发射显微镜研究单壁碳纳米管的场发射

探孔场发射显微镜可以观测样品的场发射图象,又能测量局域场发射电流和总场发射电流与电压的关系.本文利用具有二维调节探孔位置的场发射显微镜装置测量了单壁碳纳米管场发射图象不同区域、不同吸附状态和经过热处理后的I-V特性.     

碳纳米管在光限幅中的应用

描述了碳纳米管的结构、特点和应用,介绍了碳纳米管光限幅的效果以及研究进展．并讨论了碳纳米管材料应用于光限幅器件的实现形式及其发展前景。     

碳纳米管非对称接触结构制作及电学性能研究

实验研究了多根或单根单壁碳纳米管与非对称金属电极接触结构的制作方法。先用介电泳方法(DEP)将碳纳米管定向排列在Au电极对之间,再用电子束光刻(EBL)在碳纳米管的一端加工Al电极,获得多根碳纳米管与金铝电极的非对称接触结构。先用EBL在Au电极对一端覆盖Al电极,再用DEP排列碳纳米管,实现单根碳管与金铝电极的非对称接触结构。非对称结构器件的电学测试研究表明,器件的I-V曲线不再对称,呈现出整流特性。     

碳纳米管/石墨烯复合结构的第一性原理计算

为了研究碳纳米管/石墨烯复合结构的电学性质,采用密度泛函理论(DFT)下的第一性原理,对四种T型复合结构进行了几何结构优化,分析了该复合结构的结合能,能带结构,电子态密度,Mulliken电荷分布及功函数.结果表明复合结构均表现出半导体性质,其稳定性及电子结构取决于碳纳米管类型和复合结构的连接方式,而且复合材料的功函数...     

氮掺杂对单壁碳纳米管的非平衡电子输运特性的影响

利用结合了非平衡格林函数的第一性原理的局域密度泛函理论,研究了氮原子取代掺杂单壁碳纳米管的输运特性.计算结果表明,不同构形和不同数目的氮原子掺杂对(8,0)单壁碳管的输运性能有复杂的影响.研究发现,氮原子的掺杂提高了半导体型碳管的输运性能,电流-电压曲线呈非线性变化.对于浓度相同的氮掺杂,原胞内最近邻氮原子间距极大地影响了碳管的输运性能.因此,基于掺杂管的分子器件的设计中很有必要考虑这些因素.     

氮掺杂对单壁碳纳米管的非平衡电子输运特性的影响

利用结合了非平衡格林函数的第一性原理的局域密度泛函理论,研究了氮原子取代掺杂单壁碳纳米管的输运特性.计算结果表明,不同构形和不同数目的氮原子掺杂对(8,0)单壁碳管的输运性能有复杂的影响.研究发现,氮原子的掺杂提高了半导体型碳管的输运性能,电流-电压曲线呈非线性变化.对于浓度相同的氮掺杂,原胞内最近邻氮原子间距极大地影响了碳管的输运性能.因此,基于掺杂管的分子器件的设计中很有必要考虑这些因素.     

氢吸附开口碳纳米管场发射密度泛函研究(英文)

利用第一性原理密度泛函的方法对氢分子吸附开口碳纳米管的场发射性质进行了综合研究,建立了(5,5)开口碳纳米管吸附不同氢分子数量的吸附模型,并对加电场和未加电场下的模型进行了吸附能、最高占有分子轨道-最低未占分子轨道(HOMO-LUMO)帯隙及诱导偶极矩的计算和分析。计算结果表明吸附能随着电场的增加而变大,吸附稳定性增强。吸附氢分子的碳纳米管在施加外电场后,HOMO-LUMO帯隙明显减小,费米能级附近的局域态密度随着氢分子的吸附而增加。氢分子对碳纳米管的吸附可以在其尖端表面产生诱导偶极矩,导致电荷由碳纳米管向氢分子大量转移,从而驱使电子由碳纳米管尖端发射到真空中,提高了碳纳米管的场发射性能。     

最佳碳纳米管场发射阴极阵列密度的研究①

碳纳米管(CNT)作为理想的场发射阴极材料。它在场发射阴极阵列中的密度与阴极的场发射性能有着非常密切的关系。本文通过模拟计算找出了最佳碳纳米管场发射阴极阵列密度，并通过实验进行了验证。实验证实浓度为2．5％的碳纳米管浆料制得的阴极有最佳的阵列密度。     

拓扑缺陷对碳纳米管电学性能的影响

在紧束缚近似基础上，利用扩展的Su-Schriffer-Heeger (SSH）模型，在实空间中计算了理想的“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)三种系统的能带结构和电荷密度，并对这三种系统的计算结果进行了比较. 结果表明，拓扑缺陷五边形和七边形在碳管中沿轴向的不同分布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电子器件基元.