锂原子在硅烯表面吸附和迁移的第一性原理研究

摘要

基于密度泛函理论，本论文主要研究了Li原子在硅烯表面的吸附和迁移。 本文先通过第一性原理计算研究了硅烯原胞的几何结构和电子结构，然后再研究在硅烯表面吸附不同个数的锂原子的情况，即Li原子在硅烯表面的吸附和迁移。Li原子吸附在硅烯表面的吸附能(2.452-2.905eV)要比吸附在石墨烯表面的(0.6-1.3eV)要大很多，而且伴随Li原子吸附浓度的增加，其吸附能也增加。为了更深入的了解硅烯吸附情况，我们也对Li1Si18和Li18Si18-C这两种体系做了差分电荷密度图，对这种吸附现象做了讨论。同时利用爬坡式弹性能带法(NEB)模拟了Li原子在Li1Si18和Li17Si18-T硅烯表面的迁移情况.最后，我们针对Li18Si18-C这个体系构造了一个物理模型，目的是为了从经典物理知识去解释我们计算的锂的吸附能的主要来源。这些研究数据对硅烯作为锂离子电池的负极材料有一定研究价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 石墨烯的简介

1．2 硅烯的结构

1．3 硅烯的实验进展

1．4 硅烯的特性

1．4．1 硅烯的电子结构性质

1．4．2 硅烯的性能调控

1．5 硅烯材料的应用

1．5．1 硅烯材料的储氢功能

1．5．2 硅烯材料在提纯气体方面的应用

1．5．3 硅烯材料作为锂离子电池的负极材料的应用

1．6 本论文的研究工作

参考文献

第二章 计算方法与软件简介

2．1 第一性原理计算方法简介

2．2 绝热近似

2．3 密度泛函理论

2．4 计算软件简介

参考文献

第三章 硅烯吸附锂的第一性原理研究

3．1 引言

3．2 硅烯结构的计算

3．3 硅烯吸锂的结构计算

3．4 硅烯吸锂的吸附能的计算与讨论

3．5 锂在硅烯表面迁移的计算

3．6 物理模型分析

参考文献

第四章 结论与展望

致谢

在读期间公开发表论文(著)及科研情况