掺杂碳纳米材料电接触特性的模拟研究

发布时间：2021-05-15 09:54

　　碳纳米管（CNT）和石墨烯是典型的一维、二维碳纳米材料,被广泛地应用于微纳制造行业。实际应用时碳纳米材料与金属导线或电极连接,会产生过高的接触电阻和发热,降低元件的使用寿命。因此,利用第一性原理研究掺杂对碳纳米材料与金属电极电接触特性的影响。首先,研究了过渡金属掺杂对CNT、石墨烯电学性能的影响。研究发现,Ti掺杂（5,5）型封闭CNT的赝能隙减小,有效功函数减小;石墨烯表面引入Pd/Zn原子后,石墨烯费米能级处的态密度增大明显,表面活性增加。其次,研究了不同浓度B掺杂对石墨烯吸附多层Au原子的影响。计算了吸附模型的电荷密度分布和电荷转移量,发现随着B掺杂浓度的提高,B原子与Au原子间杂化作用明显,存在较高的电荷密度和电荷转移量,可有效地降低石墨烯与多层Au原子间的接触电阻。最后,研究了P掺杂对石墨烯与多层Cu原子接触的影响,掺杂浓度为3.125%,6.250%和9.375%。分析吸附模型优化后的几何结构和电学性能,发现掺杂原子P不仅为多层Cu原子提供了吸附位点,而且成为石墨烯与多层Cu原子之间转移电子的桥梁。表明P掺杂可以有效改善石墨烯与多层Cu原子界面的几何结构和电学特性。图27幅... 

【文章来源】：华北理工大学河北省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
    1.1 碳纳米材料简介
        1.1.1 碳纳米管
        1.1.2 石墨烯
    1.2 碳纳米管和石墨烯的应用
        1.2.1 场发射元件
        1.2.2 电容器
        1.2.3 催化剂
        1.2.4 气体传感器
    1.3 碳纳米材料的接触电阻及改善方法
        1.3.1 接触电阻的形成
        1.3.2 降阻方法
    1.4 研究目标及内容
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
第2章 计算方法简介
    2.1 第一性原理的基础理论
        2.1.1 多粒子体系的薛定谔方程
        2.1.2 Born-Oppenheimer近似
        2.1.3 Hertree-Fock近似
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.2 Kohn-Sham方程
    2.3 电子交换关联泛函
        2.3.1 局域密度近似
        2.3.2 广义梯度近似
    2.4 自洽运算
第3章 过渡金属掺杂碳纳米管及石墨烯的第一性原理研究
    3.1 碳纳米管掺杂
        3.1.1 模型和计算方法
        3.1.2 几何结构的稳定性
        3.1.3 电子结构分析
        3.1.4 小结
    3.2 石墨烯掺杂
        3.2.1 物理模型与计算方法
        3.2.2 结果与讨论
        3.2.3 小结
    3.3 结论
第4章 不同浓度硼掺杂石墨烯吸附多层金原子的第一性原理研究
    4.1 物理模型与计算方法
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 掺杂模型的结构稳定性
        4.2.2 吸附模型的结构稳定性
        4.2.3 态密度分析
        4.2.4 电荷密度与电荷转移量
    4.3 结论
第5章 磷掺杂石墨烯吸附多层铜原子的第一性原理研究
    5.1 物理模型与计算方法
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 P掺杂石墨烯模型
        5.2.2 吸附模型几何结构和电学特性
    5.3 结论
结论
参考文献
致谢
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作者简介
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯与金属的欧姆接触理论研究[J]. 蒲晓庆,吴静,郭强,蔡建臻.  物理学报. 2018(21)
[2]Fe掺杂空位缺陷碳纳米管吸附SO2分子:第一性原理研究[J]. 贾晓彤,安立宝,刘扬.  真空科学与技术学报. 2018(06)
[3]石墨烯纳米复合材料光驱动技术的研究进展[J]. 王飞,贾书海,唐振华,汪永林.  材料工程. 2018(04)
[4]金掺杂降低碳纳米管接触电阻的实验研究[J]. 刁加加,常春蕊,张志明,张好强,孙红婵,安立宝.  材料研究学报. 2017(07)
[5]Fe掺杂碳纳米管吸附Al原子的第一性原理研究[J]. 代利峰,刘涛,龚亮,常春蕊,安立宝.  中国有色金属学报. 2017(06)
[6]含缺陷碳纳米管吸附Al原子的第一性原理研究[J]. 代利峰,安立宝.  特种铸造及有色合金. 2017(03)
[7]铜镀镍基底生长碳纳米管薄膜场发射特性研究[J]. 霍海波,麻华丽,杨卫飞,陈雷明,丁佩,曾凡光.  固体电子学研究与进展. 2016(05)
[8]N掺杂碳纳米管环吸附Fe原子的第一性原理研究[J]. 杨忠华,刘贵立,曲迎东,李荣德.  计算物理. 2016(03)
[9]B,P单掺杂和共掺杂石墨烯对O,O2,OH和OOH吸附特性的密度泛函研究[J]. 孙建平,周科良,梁晓东.  物理学报. 2016(01)
[10]第一性原理的广义梯度近似+U方法的纤锌矿Zn1-xMgxO极化特性与Zn0.75Mg0.25O/ZnO界面能带偏差研究[J]. 吴孔平,齐剑,彭波,汤琨,叶建东,朱顺明,顾书林.  物理学报. 2015(18)

硕士论文
[1]碳纳米管基复合材料的制备及在PMMA骨水泥中的应用研究[D]. 唐荣平.西南交通大学 2018
[2]结构光场的传输特性及其应用[D]. 钱朝阳.浙江理工大学 2017
[3]碳纳米管场发射性质的模拟计算研究[D]. 孙凯.河南工业大学 2012



本文编号：3187429