Au－Si6－Au纳米结点电子输运行为的理论计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法,对Si6原子链与两半无限Au(100)－3×3电极耦合构成纳米结点的电子输运行为进行了理论模拟,对结点在不同距离下的电导、结合能进行了计算,结果得到当两电极距离为2.219 nm时,结点结合能较大,结构比较稳定,此时Si－Si平均键长为0.213 nm,Si－Au键长为0.228 nm.对于稳定结构结点,平衡电导为1.093 G0,电子主要通过Si原子的px与py态电子形成的π键进行传输;在－1.2～1.2 V的电压范围内,Si原子链导体具有比较稳定的电导,表现出类似金属的导电特性,其I－V曲线近似为直线关系.     

“金属-Si原子链-金属”纳米结点电子输运性质的计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数,以5个Si原子构成的直线链,及其与2个半无限长Au(100)-3×3电极相连接构成的金属-原子链-金属"三明治"模型为研究对象,对该结构的纳米级结点的电子输运进行了计算.结果表明,在两极距离dz=1.95~2.39nm的拉伸过程中,结点电导值有数量级的变化.当dz=2.03nm时,结点的结合能最小(ΔE=-5.43eV),结点结构最稳定,原子链内部Si—Si键长平均值为0.216nm,此时结点的电导为0.44 G0(G0=2e2/h).Si原子的px与py轨道电子形成π键,构成了电子经过结点的主要传输通道;随着正负外偏电压的增大,电导减小,且成对称变化,其I-U曲线表现出非线性特征.     

单、双硅原子链电子输运性质的理论模拟

运用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的方法对硅原子链与Au(100)电极耦合构成纳米结点的电子输运性质进行了理论模拟计算.结点构型主要考虑了原子单链、原子双链(优化、未优化)分别与电极耦合的3种情形,计算结果得到3个纳米结点的平衡电导,分别为2.659 G_0,3.020 G_0,3.436 G_0(G_0=2e~2/h).电子传输通道主要由Si原子的p电子轨道电子构成,双原子链的电导明显优于单原子链;在-1.2~1.2V,随着外偏压的增大,原子链的电导几乎不变,其I-V曲线都表现出线性特征.     

双原子链电子输运性质的理论模拟计算

【目的】探究双原子链间的距离对电子输运性质的影响。【方法】运用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的方法对由两条Si原子链平行并列构成的双原子链通过S原子与两个半无限长的Au(100)电极相耦合构成的纳米结点的电导进行理论模拟计算。【结果】原子链之间距离增大时,电导变化显著。当d=0.385nm时,结点的平衡电导取得最大值,且大于单原子链的平衡电导的两倍,电流-电压曲线表现出比较良好的线性特征;当d0.435nm时,随着距离的继续增大,双原子链的电导几乎不再变化,大小等于单原子链电导的2倍。【结论】在一定距离范围内,原子链间的距离对结点的平衡电导有重要影响。     

铝原子链电子输运性质的第一性原理计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法,对5个Al原子构成的链耦合在Au(100)之间所形成的三明治 结构的纳米结点的电子输运性质进行了第一性原理计算,结果得到在两极距离为2.212nm 时,几何结构最稳定, 此时平衡电导为0.596G0(G0=2e2/h),电子主要通过Al链的p电子轨道进行传输;在-1.0~1.0V 的电压范围 内,随着正负偏压的增大,电导先减小后增大,成对称变化,而I-V曲线表现出非线性特征.     

双原子链电子输运性质的理论模拟计算

【目的】探究双原子链间的距离对电子输运性质的影响。【方法】运用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的方法对由两条 Si 原子链平行并列构成的双原子链通过 S 原子与两个半无限长的 Au ( 100 )电极相耦合构成的纳米结点的电导进行理论模拟计算。【结果】原子链之间距离增大时,电导变化显著。当 d =0.385nm 时,结点的平衡电导取得最大值,且大于单原子链的平衡电导的两倍,电流 - 电压曲线表现出比较良好的线性特征;当 d >0.435nm 时,随着距离的继续增大,双原子链的电导几乎不再变化,大小等于单原子链电导的 2 倍。【结论】在一定距离范围内,原子链间的距离对结点的平衡电导有重要影响。
     

直线硅原子链电子输运特性的计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数对6个Si原子构成的直线链两侧以对顶位、对空位分别与理想Au(100)3×3半无限电极耦合的纳米结点结构的电子输运特性进行了第一性原理计算.计算结果得到对空位结构比对顶位结构更稳定,电导性也更好,电导随着正负电压的增大而略有减小,且呈现出对称性变化,其电流电压曲线表现出线性特征.     

GaAs原子链耦合石墨烯电子输运性质的理论计算

基于密度泛函理论,运用非平衡格林函数对(GaAs)_4原子链耦合石墨烯纳米条带的电子输运性质进行了第一性原理计算,结果发现通过改变原子链与石墨烯之间的距离可以有效调制系统的电子传输行为.当(GaAs)_4原子链与石墨烯之间的距离d在0.10~0.28nm的范围内变化时,石墨烯、原子链上各自的电子传输要相互影响,且系统的平衡电导在2G_0~7G_0之间发生G_0(G_0=2e~2/h)整数倍的变化,即表现出量子化电导现象;当d0.28nm时,总的电导等于各自的电导之和,此时(GaAs)_4原子链与石墨烯之间的耦合很弱,各自的电子输运相互影响很小.     

原子链耦合石墨烯电子输运性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论,运用非平衡格林函数的方法,对B直线原子链、N直线原子链、Si直线原子链耦合石墨烯纳米带构成分子器件的电子输运特性进行了第一性原理模拟,计算得到3种不同构型分子器件的平衡电导,分别为1.16 G0,0.79 G0,1.16 G0.电荷布局计算结果表明,原子链耦合石墨烯改变了原子链原子的局域态密度,为电子的传输提供了更多的隧穿模式.在0~1.2 V时,对于graphene+5B,graphene+5Si分子器件的电流随着电压的增大而增大,其I-V关系近似为线性关系,表现出金属导电特性;而对于graphene+5N分别在0~0.7 V,0.9~1.2 V时,I-V关系近似为线性,但在0.7~0.8 V时却存在负微分电阻现象.     

FeC_n和Fe_2C_n团簇输运性质的第一性原理研究

用基于密度泛函理论的非平衡格林函数的方法研究了FeCn和Fe2Cn团簇(n=1,2,…,6)置于两个AI(100)纳米电极之间的输运性质.两类体系的平衡电导分别从,n=3,n=2开始,在1.9G0附近振荡,振荡幅度约为0.1 G0.两类团簇的透射谱随C原子的个数的增加出现相同的变化规律.随着C原子数目的增多,它们的透射谱演化表现出类似的趋势.当n=3时,总的透射系数几乎完全由两个简并的通道贡献.     

聚丙烯腈PAN结构链的密度泛函理论研究

在HF/STO-3g基础上,利用密度泛函B3P86方法,选用6-311g基组,对聚丙烯腈PAN的结构链进行了理论研究.在结构优化方面,主链CC平均键长0.154 1 nm,属于sp3型杂化.支链CC平均键长0.146 0 nm.CN平均键长0.115 7 nm.电荷分布方面,计算得出,主链C原子带较强的负电荷,N原子带负电荷,相对较弱.H原子带较强的正电荷,是和N原子相连的C原子所带正电荷的3倍多.最后分析了结构链的振动模式.     

纳米WS_2润滑晶体的制备与量子尺寸效应

纳米WS2 润滑晶体是一种性能优良的新型固体润滑材料 .作者介绍了一种用机械 物理固相反应装置制备纳米WS2 润滑晶体的新方法 ;用XRD对WS2 纳米晶体进行了物相分析 ;用ESCALAB MKⅡ型电子能谱仪分析了不同粒径的试样W 4f7/2 ,S 2p3/2 电子结合能的变化 ,并对 5 0nm和 10mm粒径的S W S纳米簇团的S 2p3/2 电子能谱结构进行谱图拟合 .分析结果表明 :XRD图样显示为WS2 相单相 ;在S W S纳米簇团中存在显著的量子尺寸效应 ,该效应强化了硫原子电子壳层间的轨道杂化 ,使纳米级的WS2 润滑晶体形成了 1个没有悬键的、化学性能稳定的中空球体 ,在润滑过程中 ,这种结构可使体系保持较强的化学稳定性 ,能耗降低 .     

Au-Ag合金纳米管填充碳纳米管特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,研究了Au-Ag合金纳米管同轴填充不同线径锯齿型(n, 0)碳纳米管所形成复合系统的稳定性、电子特性和力学性能.结果表明,内、外管间距约为4.20?的Au_xAg_(4-x)@(15, 0)复合系统为具有较大填充率的最稳定结构.能带结构分析表明,相对于自由Au-Ag合金纳米管复合系统的量子电导有所增加,电子态密度分析表明复合系统中的传导电子主要来源于内部Au原子和Ag原子的s电子以及外部C原子的p电子.相对于自由金属纳米管而言,碳纳米管的包裹使得金属纳米管的轴向拉伸临界应变和理想强度大大增加,有效地提高了其力学性能.     

氢掺杂的Fe原子结电导特性研究（英文）

根据第一性原理结合非平衡态格林函数理论,研究了氢环境中铁原子结1G0电导的起源.当2个氢原子对称地吸附在铁原子结两边并垂直于传输方向时,铁原子结的电导是1G0.发现自旋向上的电子对电导的贡献要大于自旋向下的电子,这可以从零偏压时的透射谱来理解.     

金纳米颗粒与表面活性剂相互作用的XAFS研究

利用同步辐射X射线吸收精细结构谱学(XAFS)等技术研究了不同种类表面活性剂对反应生成的金纳米颗粒的原子和电子结构的影响.XAFS和电镜结果表明三苯基膦、十二胺和十二硫醇3种表面活性剂与金纳米颗粒的相互作用依次增强,三苯基膦分子中的P原子与金纳米颗粒表面的Au原子产生弱的物理吸附,生成的金纳米颗粒的尺寸为7.2 nm;而十二胺和十二硫醇则分别以头基N原子和头基S原子与金纳米颗粒表面的Au原子形成强的Au—N和Au—S共价键,有效地阻止金纳米颗粒的长大和聚集,其颗粒尺寸为3.1 nm.同时,金纳米颗粒中第一近邻Au—Au键长由三苯基膦的2.82减小到十二硫醇的2.79,相应的配位数则由11.3减少为10.1,这是由于十二硫醇与纳米颗粒具有强的相互作用导致.XAFS的近边谱表明在十二硫醇覆盖的情况下可以观察到明显的表面Au原子的电子转移现象.     

局域体缺陷对石墨烯纳米带电子输运性质的影响

利用递归格林函数方法研究存在体空位时之字型边界石墨烯纳米带的电子输运性质。研究结果表明,纳米带的电导对体空位非常敏感。当体系存在一个单原子空位时,电导受到明显的压制,完美的量子化台阶消失。同时在费米能处存在一个电导沟;当体系存在一个双原子空位时,电导压制亦非常明显,但电导沟存在于第一能带带边处。局域态密度分析结果显示,电导沟的形成是因为电子态局限在体空位周围,不能形成有效的电子通道,从而导致体系电导下降。另外,当存在两个随机分布的单原子空位时,体系的电导存在共振透射峰,透射峰的数目随着两个体空位之间的距离改变而改变。计算结果发现,体空位之间的距离每增加3个超原胞,电导将会增加一个透射峰。     

含有碳链通道的石墨烯纳米带电子特性的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论结合非平衡格林函数的计算方法,研究了含有多碳链通道的石墨烯纳米带的原子结构、电子能带结构与电子输运特性.结果表明,移除大量原子后含有双碳原子链的纳米带的能隙显著增大,这说明电子从占据态到未占据态的跃迁将更加困难;并且最高占据子能带与最低未占据子能带几乎与费米能级平行,说明边缘态几乎完全消失.电子输运特性的计算结果与电子能带结果是自洽的,碳链的引入导致纳米带电导隙的增大和费米能级位置电导的湮没.这说明通过电子束轰击的方式裁剪纳米带的原子结构来制备集成度更高、尺度更小的一维半导体纳米器件是可行的.     

氢掺杂的Fe原子结电导特性研究

根据第一性原理结合非平衡态格林函数理论,研究了氢环境中铁原子结1G₀电导的起源.当2个氢原子对称地吸附在铁原子结两边并垂直于传输方向时,铁原子结的电导是1G₀.发现自旋向上的电子对电导的贡献要大于自旋向下的电子,这可以从零偏压时的透射谱来理解.     

密度泛函方法研究NbSin(n=1～6)团簇

目的研究NbSin(n=1～6)团簇的几何构型及电子结构。方法采用密度泛函理论(DFr)，在UB3LYP／LanL2Dz水平下用Gauss98程序对各构型进行几何优化和频率分析，同时考虑了电子的多重度。结果得到了一系列稳定的NbSin(n=1～6)团簇构型，并计算出了其键长(Nb-Si和Si-Si)、总能量、电子布居和分裂能。结论NbSin(n=1～6)团簇的立体结构比平面结构和直线结构更稳定；每一个n(n=1～6)值所对应最稳定结构中，Nb原子的电子Mulliken净布局和自然布局在Si原子数目小于3时为正值，其余为负值。     

富铁硼化物t-Fe3B的价电子结构分析

用键距差方法计算了四方结构的Fe3B的价电子结构.结果表明:|ΔD|=0.003 50 nm,3个Fe原子分别为甲种9,11和10阶,B为5阶.在α-Fe中,Fe处于甲种第8阶,说明在Fe3B中Fe原子状态相对纯元素发生了改变;最强的键不是在Fe—B之间,而在B周围9个原子配位团网络中,在Fe—Fe之间的键长为0.705 9 nm,Fe—B间最强键的键长为0.416 3 nm.