一维贵金属纳米结构物性的第一性原理研究

发布时间：2022-06-03 18:42

　　金属是人类生产和生活中不可或缺的一类物质,其中贵金属（例如铜（Cu）、银（Ag）、金（Au）等）在我们的生产生活中更是占据着不可取代的地位,Cu作为目前用途广泛的一种商业金属,具有许多优良的性能,如良好的抗腐蚀性、较高的强度以及较好的延展性,因此被广泛用作集成电路中的互连线;Ag具有较好的导热和延展性,其导电性是已知金属中最好的;Au质地柔软,具有较好的抗腐蚀性,其延展性是已知金属中最好的。近几十年来,随着纳米科技的出现和快速发展,一维贵金属纳米结构及其合金纳米结构表现出与其体相材料截然不同的电学和力学性能,因而备受研究人员的关注。本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,主要研究内容及结果如下:（1）系统地研究了多壳层Cu纳米线的结构稳定性和电子特性。不同线径多壳层Cu纳米线的平衡态晶格常数相差不大,都表现出金属特性,且其单原子平均结合能和量子电导随着纳米线线径的增加而增加。纳米线中内壳层Cu原子表现出与体相结构Cu原子相似的电子特性,而表面壳层Cu原子由于配位数的减少,其3d态能量范围变窄且整体向费米能级发生移动。电荷密度分析表明,相对于体相Cu晶体中原子间的相互作用,纳米线表面... 

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 一维贵金属纳米结构的研究现状
        1.2.1 贵金属纳米线的研究现状
        1.2.2 贵金属纳米管的研究现状
    1.3 本文主要的研究工作
第2章 理论基础
    2.1 引言
    2.2 多粒子体系的Sch?dinger方程
    2.3 Born-Oppenheimer近似
    2.4 Hartree-Fock近似
    2.5 密度泛函理论
        2.5.1 Thomas-Fermi模型
        2.5.2 Hobenberg-Kohn定理
        2.5.3 Kohn-Sham方程
    2.6 交换关联泛函的简化
        2.6.1 局域密度近似(LDA)
        2.6.2 广义梯度近似(GGA)
第3章 多壳层铜纳米线的结构和电子特性
    3.1 引言
    3.2 模型和计算方法
    3.3 计算结果与讨论
        3.3.1 弛豫结构和稳定性
        3.3.2 电子特性
    3.4 本章小结
第4章 吸附和缺陷对超细银纳米管结构和电子特性的影响
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 计算结果与讨论
        4.3.1 结构性质
        4.3.2 电子性质
    4.4 本章小结
第5章 双金属(4,2)合金纳米管的结构和电子特性
    5.1 引言
    5.2 模型和计算方法
    5.3 计算结果与讨论
        5.3.1 纯(4,2)AuNT、AgNT和CuNT的结构稳定性
        5.3.2 Au-Ag、Au-Cu和Ag-Cu合金NTs的结构稳定性
        5.3.3 电子特性
        5.3.4 光学性质
    5.4 本章小结
第6章 总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
个人简介


【参考文献】：
期刊论文
[1][110]、[112]、[111]晶向钨纳米线拉伸微结构演变[J]. 卢敏,余冬海,刘长菊.  四川大学学报(自然科学版). 2017(01)
[2]第一性原理研究[111]晶向硅纳米线电子结构,光学性质与压阻特性的应变效应[J]. 顾芳,张加宏,陈云云,刘清惓.  原子与分子物理学报. 2016(01)
[3]不同晶向Cu纳米线结构和电子特性的第一性原理计算[J]. 马良财,张建民.  陕西师范大学学报(自然科学版). 2015(02)
[4]Structural and electronic properties of chiral single-wall copper nanotubes[J]. DUAN YingNi,ZHANG JianMin,XU KeWei.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(04)



本文编号：3653272