纳米材料电子能带与电子输运第一性原理研究

摘要

随着科技不断的发展，材料的尺度也将变得越来越小。纳米材料在科学技术上得到了广泛应用，原子尺度结构的特性也成为了当今的研究热点。材料的电子能带是研究材料性质的基础，密度泛函理论是研究材料的基态性质的有效工具，但不能精确给出半导体和绝缘体的准粒子能带。最近，量子计算机概念的提出，纳米材料的电子输运性质引起了研究工作者们的兴趣。非平衡格林函数理论是研究电子输运性质的基本方法之一。随着研究的深入，人们希望在不依赖参数的情况下能够预测材料的电子输运性质。人们把密度泛函理论与非平衡格林函数法结合来研究材料的电子输运性质。我们运用 Hedin的GWA计算了 BaO的准粒子能带结构，并和 LDA的计算结果作了比较。我们结合 GWA方法和非平衡格林函数方法推导CO分子吸附于单原子链体系的电流强度公式,计算了碳纳米管场效应晶体管的电子输运,并研究了介质中双缺陷对碳纳米管场效应晶体管电子输运的影响。
　　本论文分为五部分：第一部分简单介绍了研究背景；第二部分概述了第一性原理和 BaO电子能带计算；第三部分是单个 CO分子吸附于原子链电子输运的研究；第四部分呈现了介质中双缺陷电荷对碳纳米管场效应晶体管中电子输运影响的计算结果。第五部分叙述未来工作的展望。

目录

声明

引言

1绪论

1.1能带理论的发展

1.2一维纳米线的电子输运

1.3碳纳米管和碳纳米管场效应晶体管

1.4本论文研究内容和意义

2电子能带第一性原理计算

2.1基本理论方法

2.1.1绝热近似

2.1.2哈特利-福克近似

2.1.3密度泛函理论

2.1.4 GW近似

2.2计算结果

2.3本章小结

3.单个分子吸附于单原子链的电子输运

3.1计算方法

3.1.1基矢—wannier函数

3.1.2非平衡格林函数理论

3.2 CO分子吸附于原子链的电子输运

3.2.1 CO分子吸附于 Cu原子链

3.2.2 CO分子吸附于 Pt原子链

3.3 GWA修正的wannier函数

3.4本章小结

4碳纳米管场效应晶体管电子输运的研究

4.1 碳纳米管的简介

4.2计算模型

4.3介质中双缺陷对碳纳米管场效应晶体管电子输运的影响

4.4本章小结

5总结与展望

参考文献

在学研究成果

致谢