基于第一性原理的石墨纳米带和石墨炔的性质研究

论文摘要

碳基材料是目前研究的热点,因具有许多特殊的物理性质而具有很大的应用空间,而能带是物体的基本属性,可以由能带性质得到物体的很多物理性质。本文对利用分子模拟的方法,对碳基材料的性质进行了研究,主要研究了石墨纳米带和石墨炔的电子态密度和能带性质。在第二章中主要介绍了基于第一性原理的密度泛函理论,这是本文计算的理论基础。其三章中介绍了的石墨纳米带,对于不同类型的石墨带讨论了其几何结构以及其建模方式,对不同类型的石墨带建立模型并进行了数值计算,总结了其能带性质的规律,并找出了影响能带性质的因素;之后又针对各种含有缺陷的石墨带进行计算,得到了不同类型缺陷下的石墨带能带性质,并通过比较总结了各种缺陷对石墨带能带性质的影响。在第四章中首先介绍了石墨炔,然后对石墨炔以及石墨炔纳米带的性质进行了计算,得到了不同类型石墨炔的能带性质,并讨论了缺陷对石墨炔性质的影响。最后对全部的工作进行了总结,并对后续的工作提出了一些想法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 碳纳米材料
• 1.3 本文研究内容和研究目的
• 第2章 密度泛函理论
• 2.1 绝热近似
• 2.2 哈特利-福克方法
• 2.3 密度泛函理论
• 2.4 本章小结
• 第3章 石墨纳米带性质研究
• 3.1 石墨纳米带模型
• 3.2 无缺陷石墨纳米带的态密度和能带性质
• 3.2.1 锯齿型石墨纳米带
• 3.2.2 扶手椅型石墨纳米带
• 3.3 封装缺陷对石墨纳米带性质的影响
• 3.3.1 计算模型
• 3.3.2 结果分析
• 3.4 边界缺陷对石墨纳米带性质的影响
• 3.4.1 建立模型
• 3.4.2 结果分析
• 3.5 内部缺陷对石墨纳米带性质的影响
• 3.5.1 锯齿型石墨纳米带
• 3.5.2 扶手椅型石墨纳米带
• 3.6 本章小结
• 第4章 石墨炔性质研究
• 4.1 石墨炔的性质
• 4.2 石墨炔纳米带的性质
• 4.3 缺陷对石墨炔纳米带性质的影响
• 4.3.1 边界处引入多余支链
• 4.3.2 支链发生加成反应
• 4.3.3 支链断链
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢