杂化效应诱导压缩应变碳纳米管能带结构研究

摘要

采用第一性原理对压缩应变下超小口径碳纳米管的带隙和能带结构展开研究.总能曲线显示(3,0)～(8,0)单壁碳纳米管在小于10％的小应变区展现弹性行为.能带结构的计算结果显示,超小口径的(3,0)、(4,0)、(5,0)、(6,0)碳纳米管能在较大的压缩应变(＜10％)下较好地保持金属性,而管径相对较大的(7,0)、(8,0)碳纳米管实现了半导体性到金属性的转变,表明超小口径碳纳米管在压缩应变下不同常规的大口径碳管的电学行为.进一步的分析表明,超小口径碳纳米管带隙的变化行为与传统大口径碳纳米管的不同结果主要来源于严重卷曲引发的矿π杂化效应对费米能级附近带态的能量和性质产生剧烈的影响,进而说明基于传统碳纳米管的规律已不适用于超小口径碳纳米管.