氧掺杂碳纳米管电子结构的第一性原理研究

摘要

本文的计算结果，有的跟实验数据相吻合的很好，说明我们的计算方法是可行的；有的虽然还有待实验验证，但它们对我们进一步研究具有较大的指导意义和参考价值，有助于我们更深入全面的认识碳纳米管的电子性质。 本论文共分为五个部分： 第一章简单介绍了碳纳米管的基本知识和本文的主要研究内容等。 第二章主要介绍了第一性原理方法和计算软件VASP。 第三章探讨了锯齿型型碳纳米管(n=5-9)和扶手型碳纳米管(n=4-7)的电子结构性质。计算结果表明：锯齿型型碳纳米管带隙的计算结果与简单的布理渊区折叠法和紧束缚模型推出的结论有一些出入，但跟实验观测结果比较接近；扶手型碳纳米管电子结构呈金属性特征，这与理论推导结果一致。 第四章详细的研究了氧掺杂锯齿型碳纳米管(n=5-9)和扶手型碳纳米管(n=4-7)的电子结构性质，并预言了它们的导电性。计算结果表明，掺入氧原子会引起碳纳米管的几何结构和电子结构的改变，纳米管费米能级附近的电子态密度发生很大的变化，从而导致其电子性质发生了变化。 第五章对本工作做了一个总结，并对将要开展的研究提出了一些思想和准备工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

§1.1碳纳米管简介

1.1.1碳纳米管的发现

1.1.2单壁碳纳米管的结构

1.1.3碳纳米管的特性

1.1.4碳纳米管的应用前景

§1.2单壁碳纳米管电子性质的研究状况

§1.3本文的主要研究内容

第二章第一性原理方法和VASP程序包简介

§2.1密度泛函理论

2.1.1 Hohenberg-Kohn理论

2.1.2 Kohn-Sham方程

2.1.3局域密度近似

2.1.4广义梯度近似

§2.2能带理论

2.2.1能带结构计算

2.2.2赝势方法

§2.3 VASP程序包简介

2.3.1 VASP的基本功能

2.3.2 VASP的主要文件

2.3.3计算参数设置

第三章碳纳米管电子结构的第一性原理研究

§3.1锯齿型(n=5-9)碳纳米管电子结构

3.1.1计算方法和模型

3.1.2计算结果与讨论

§3.2扶手型(n=4-7)碳纳米管电子结构

3.2.1计算方法和模型

3.2.2计算结果与讨论

§3.3本章小结

第四章氧掺杂碳纳米管电子结构的第一性原理研究

§4.1氧掺杂锯齿型(n=5-9)碳纳米管电子结构的第一性原理研究

4.1.1计算方法和模型

4.1.2计算结果与讨论

§4.2氧掺杂扶手型(n=4-7)碳纳米管电子结构的第一性原理研究

4.2.1计算方法和模型

4.2.2计算结果与讨论

§4.3本章小结

第五章总结和展望

§5.1总结

§5.2展望

致谢

参考文献

在读硕士学位期间公开发表和待发表的论文清单