无限长掺杂Zn棱柱型硅纳米管的理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了无限长四棱柱、五棱柱和六棱柱型掺杂锌的硅纳米管的几何结构、电荷布局、能级和电偶极矩。计算结果表明,无限长四、六棱柱型Zn-Si纳米管的最低能结构均保持着基本的管状结构,五棱柱型的则畸变严重。五棱柱和六棱柱型Zn-Si纳米管的最低能结构的电子自旋多重态都为五重态,而四棱柱的为单重态。五棱柱型Zn-Si纳米管是这三种纳米管中热力学稳定性最强的。四、六棱柱型Zn-Si纳米管中电子从硅原子转向Zn原子,Zn原子充当电荷的受体,出现了电子反转现象。五棱柱型Zn-Si纳米管电子的转移方向比较复杂,Zn原子的位置不同,充当不同的电荷角色。两边的Zn原子是电荷的施体,而中间的则充当了电荷的受体。无限长掺杂Zn的五棱柱型硅纳米管的HOMO-LUMO能隙比较大,它的化学稳定性比较强。这三种纳米管呈半导体型。虽然这三种纳米管是极性的,但是五棱柱型的极性很弱。

棱柱型封装Cd的硅纳米管的密度泛函理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了四棱柱、五棱柱、六棱柱和七棱柱型封装Cd硅纳米管的几何结构、电荷布局、能级和电偶极矩.计算结果表明,四棱柱、六棱柱和七棱柱型Cd硅纳米管的最低能结构都是自旋单重态,四棱柱和五棱柱型Cd硅纳米管畸变比较严重,已经失去管状结构.四棱柱型Cd硅纳米管的原子平均结合能最大,是这四种棱柱型Cd硅纳米管中热力学稳定性最强的.这四种棱柱型Cd硅纳米管的电荷都是由Cd原子转向Si原子的,Cd原子是电荷的施体;Si原子是电荷的受体,Cd原子与硅原子之间以共价键结合.五棱柱型Cd硅纳米管HOMO-LUMOGap最大,它的化学活性最强,而四棱柱型Cd硅纳米管的HOMO-LUMO能隙最小,它的化学稳定性最强,不易和其他物质发生化学反应.四棱柱型Cd硅纳米管的总电偶极距为零,该结构是非极性的,而五棱柱、六棱柱和七棱柱型Cd硅纳米管是极性的,且五棱柱型Cd硅纳米管的极性最强.

氮掺杂碳化硅纳米管电子场发射的第一性原理研究

运用第一性原理研究了氮掺杂对碳化硅纳米管场发射性能影响.计算结果表明,在外加电场作用下,体系的态密度均向低能端移动,赝能隙及最高占据分子轨道/最低未占据分子轨道能隙减小,且Mulliken电荷在帽端聚集程度增加.态密度、最高占据分子轨道/最低未占据分子轨道能隙及Mulliken电荷分析表明,氮掺杂改善了碳化硅纳米管的场发射性能,且N替代顶层五元环中Si原子体系场发射性能最优.

掺氮闭口碳化硅纳米管电子场发射的第一性原理研究

通过第一性原理的运用,对闭口碳化硅纳米管(SiCNT)顶层掺氮体系的电场发射性能进行研究,结果表明:掺氮的Si CNT的电子结构会发生非常明显的变化;通过外加电场,体系的态密度能够发生移动,移向低能端,赝能隙及最高占据分子轨道/最低未占据分子轨道能隙减小。态密度、最高占据分子轨道/最低未占据分子轨道能隙一致表明:各种体系中eqSiCNT的场发射性能最优。

P掺杂单壁硅纳米管Mg原子吸附性能的第一性原理研究

采用密度泛函理论的广义梯度近似和平面波赝势方法,研究P掺杂单壁硅纳米管对Mg原子的吸附性能.计算本征、掺杂P、施加形变作用(压缩和拉伸)的(6,6)硅纳米管外壁对Mg原子的吸附能,分析掺杂P前后的成键情况及电荷布局数.结果表明,掺杂P使体系形成Mg-P和Si-P间的离子性键,增强了Si-Si间的离子性键,P掺杂硅纳米管超晶格中离子键与共价键共存;掺杂P后显著提高了硅纳米管外壁对Mg原子的吸附能力;硅纳米管外壁对Mg原子的吸附能在0.25%,0.50%,1.00%,1.25%的压缩量和1.00%,1.25%的拉伸量时增大,可显著增强硅纳米管材料作为增强相时与基体界面间结合的粘附性.