碳纳米管的电子能带结构和态密度研究

为了研究单壁碳纳米管的电子能带特性及其态密度,本文采用紧束缚法和态密度函数,对无限长碳纳米管进行了理论计算和模拟。结果表明:碳纳米管的电子能带结构与其几何结构密切相关,一般认为扶手型管呈现出金属性;而锯齿管则不同,当n=3k(k为整数)时,其能级存在一个较小的禁带宽度,具有半金属性质;而其它锯齿型管均存在较大的禁带宽度,且禁带宽度随管径的增大而减小,具有半导体性质,这为碳纳米管的电子结构的研究提供了必要且有价值的理论依据。

单壁碳纳米管能带及其电子特性研究

从能带理论出发,采用电子紧束缚能量色散关系,推导锯齿,扶手椅和手性单壁碳纳米管(SWCNT)的电子能带结构表达式,指出单壁碳纳米管或为金属或为半导体的判据。结果表示:单壁碳纳米管的电子结构与其几何结构密切相关,如扶手椅型单壁碳纳米管是金属性的,而对其它类型的单壁碳纳米管是与碳纳米管的手性指数有关,只有手性指数n和m的差别等于3的倍数时,单壁碳纳米管是金属性的,否则会显出有带隙的半导体特性。这意味着单壁碳纳米管是由特殊的电子传输和光学性质,在纳米电子学领域具有巨大的潜在应用价值。