基于SiC和BN的新型低维无机纳米材料的结构设计及电学和磁学性质研究
发布时间：2023-02-20 21:44
石墨烯在实验上的成功制备掀起了低维纳米材料的研究热潮。石墨烯具有优异的光学、电学和力学特性,被认为是一种在未来具有颠覆革命性的材料,在下一代的电子器件、能源存储设备和自旋电子学器件等方面具有广阔的应用前景。作为石墨烯纳米材料的结构类似物,无机碳化硅和氮化硼也已经成为无机纳米材料中的冉冉新星,其优越的特性引起了实验和理论上的广泛关注。本论文通过密度泛函理论(DFT)计算,以低维碳化硅和氮化硼体系为对象,利用尾部连接电子供体/受体基团的有机π共轭链以及全金属超卤素Al13和磁性超卤素MnCl3等在其表面共价修饰形成新型复合结构,并研究这些复合体系的电学和磁学性质。我们的主要研究内容如下:锯齿型碳化硅纳米条带铁磁态和反铁磁态能量简并严重阻碍了其在多功能纳米器件领域中的应用,我们利用具有给受体基团修饰的聚合物(-(CH=CH)n-NH2/NO2)的表面共价修饰方法去有效调控了锯齿型碳化硅纳米条带的能带结构,研究发现这种共价表面修饰能在复合材料体系中形成了典型的Donor-π-Donor...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 石墨烯的制备和发现
1.2 石墨烯的性质和应用
1.3 碳化硅纳米材料的研究进展
1.3.1 碳化硅纳米材料的性质和研究
1.4 氮化硼纳米材料的研究进展
1.4.1 氮化硼纳米条带的制备
1.4.2 低维氮化硼纳米材料的电学和磁学性质的理论研究
1.5 本论文的主要研究内容和意义
第2章 理论基础与计算方法
2.1 引言
2.2 量子力学基础理论
2.2.1 薛定谔方程
2.2.2 Born-Oppenheimer近似
2.2.3 单电子近似
2.2.4 Hartree-Fock方法
2.3 密度泛函理论(DFT)
2.3.1 Thomas-Fermi模型
2.3.2 Hohenberg-Kohn定理
2.3.3 Kohn-Sham方程
2.4 交换相关能量泛函
2.4.1 局域密度近似(LDA)
2.4.2 广义梯度近似(GGA)
2.4.3 杂化密度泛函
2.5 周期性和非周期性体系
2.5.1 周期性体系
2.5.2 Bl?chl定理
2.5.3 k点的设置
2.5.4 平面波基组
2.5.5 非周期性体系
2.6 本论文工作所用软件介绍
2.7 Nudged Elastic Band Method(NEB)方法简介
第3章 π共轭链共价表面修饰调节锯齿型碳化硅纳米条带的电学和磁学性质的理论研究
3.1 引言
3.2 计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 -(CH=CH)n-NH2共价修饰锯齿型碳化硅纳米条带表面
3.3.2 连接吸电子基团的π共轭链-(CH=CH)n-NO2在锯齿型碳化硅纳米条带表面的共价修饰
3.3.2.1 -(CH=CH)1-NO2连接在不同的Si和C位置
3.3.2.2 延长π共轭链-(CH=CH)n-NO2的长度(n=2，3，4和6)
3.4 本章小结
第4章 吸附超卤素Al13对氮化硼纳米单层和纳米条带的结构、电学和磁学性质影响的理论研究
4.1 引言
4.2 计算方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 超卤素Al13修饰氮化硼单层的几何结构和电磁学性质
4.3.2 超卤素Al13修饰氮化硼纳米条带体系的几何结构和电磁学性质
4.4 本章小结
第5章 超卤素MnCl3 吸附在单层氮化硼纳米薄片和纳米条带表面的结构、电学和磁学性质的理论研究
5.1 引言
5.2 计算方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 超卤素MnCl3修饰单层氮化硼的几何结构、电学和磁学性质..
5.3.2 超卤素MnCl3修饰在氮化硼纳米条带中心的几何结构、电学和磁学性质
5.3.3 超卤素MnCl3修饰在氮化硼纳米条带边缘的几何结构、电学和磁学性质
5.3.4 超卤素MnCl3修饰不同宽度氮化硼纳米条带的几何结构、电学和磁学性质
5.3.5 高覆盖率下的超卤素MnCl3修饰单层氮化硼和氮化硼纳米条带的几何结构、电学和磁学性质
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
作者简介
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3747370
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 石墨烯的制备和发现
1.2 石墨烯的性质和应用
1.3 碳化硅纳米材料的研究进展
1.3.1 碳化硅纳米材料的性质和研究
1.4 氮化硼纳米材料的研究进展
1.4.1 氮化硼纳米条带的制备
1.4.2 低维氮化硼纳米材料的电学和磁学性质的理论研究
1.5 本论文的主要研究内容和意义
第2章 理论基础与计算方法
2.1 引言
2.2 量子力学基础理论
2.2.1 薛定谔方程
2.2.2 Born-Oppenheimer近似
2.2.3 单电子近似
2.2.4 Hartree-Fock方法
2.3 密度泛函理论(DFT)
2.3.1 Thomas-Fermi模型
2.3.2 Hohenberg-Kohn定理
2.3.3 Kohn-Sham方程
2.4 交换相关能量泛函
2.4.1 局域密度近似(LDA)
2.4.2 广义梯度近似(GGA)
2.4.3 杂化密度泛函
2.5 周期性和非周期性体系
2.5.1 周期性体系
2.5.2 Bl?chl定理
2.5.3 k点的设置
2.5.4 平面波基组
2.5.5 非周期性体系
2.6 本论文工作所用软件介绍
2.7 Nudged Elastic Band Method(NEB)方法简介
第3章 π共轭链共价表面修饰调节锯齿型碳化硅纳米条带的电学和磁学性质的理论研究
3.1 引言
3.2 计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 -(CH=CH)n-NH2共价修饰锯齿型碳化硅纳米条带表面
3.3.2 连接吸电子基团的π共轭链-(CH=CH)n-NO2在锯齿型碳化硅纳米条带表面的共价修饰
3.3.2.1 -(CH=CH)1-NO2连接在不同的Si和C位置
3.3.2.2 延长π共轭链-(CH=CH)n-NO2的长度(n=2，3，4和6)
3.4 本章小结
第4章 吸附超卤素Al13对氮化硼纳米单层和纳米条带的结构、电学和磁学性质影响的理论研究
4.1 引言
4.2 计算方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 超卤素Al13修饰氮化硼单层的几何结构和电磁学性质
4.3.2 超卤素Al13修饰氮化硼纳米条带体系的几何结构和电磁学性质
4.4 本章小结
第5章 超卤素MnCl3 吸附在单层氮化硼纳米薄片和纳米条带表面的结构、电学和磁学性质的理论研究
5.1 引言
5.2 计算方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 超卤素MnCl3修饰单层氮化硼的几何结构、电学和磁学性质..
5.3.2 超卤素MnCl3修饰在氮化硼纳米条带中心的几何结构、电学和磁学性质
5.3.3 超卤素MnCl3修饰在氮化硼纳米条带边缘的几何结构、电学和磁学性质
5.3.4 超卤素MnCl3修饰不同宽度氮化硼纳米条带的几何结构、电学和磁学性质
5.3.5 高覆盖率下的超卤素MnCl3修饰单层氮化硼和氮化硼纳米条带的几何结构、电学和磁学性质
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
作者简介
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3747370
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