碳纳米管交流输运特性研究

提出了一种新型的研究半导体低维系统的含时输运特性的数值模拟方法.基于紧束缚模型,直接在时域采用迭代法计算含时的非平衡格林函数(NEGF),求解出交流信号作用下的响应电流.将该方法应用于低维碳纳米管系统的交流输运性质的研究,并对载流子含时输运的物理机制进行了阐述.结果表明:在外加电压作用的瞬间,电流值突然变得很大,类似于传统CMOS器件的过冲效应.当输入电压为单个方波,随着时间的推移,电流呈现出平滑的逐步振荡衰减,最终趋于稳态.当输入电压为连续方波,响应电流的振荡幅度和频率随电压幅度的增加而增加.仿真结果有助于对低维材料电学特性的评估,并且为将来工作在交流信号下的低维纳米电子器件的设计和制作提供初步的理论依据.     

基于第一性原理的碳纳米管热输运的计算

基于第一性原理的密度泛函理论方法对碳纳米管结构进行优化,计算出原子间的力常数.在此基础上,计算碳纳米管的声子色散关系,并且利用量子非平衡格林函数方法研究碳纳米管的热导.计算结果表明:随着碳纳米管管径的增大,碳纳米管的声子透射系数和热导均增大;然而对于碳纳米管平均单位面积热导,发现在低温区和高温区具有显著不同的性质:在低温区,不同手征类型的碳纳米管热导几乎接近;在高温区,锯齿型碳纳米管的单位面积热导随着管径的增大而增大,而扶手型碳纳米管的单位面积热导几乎不随管径的变化而变化.     

金属碳纳米管多原子掺杂硼氮的输运特性

文章建立了(6,6)碳纳米管模型,并对其掺杂B/N对、B/N3(3个N围绕着1个B)、N/B3(3个B围绕着1个N)3种不同原子团,采用非平衡格林函数法计算了该模型在不同掺杂情况下的透射率谱线及体系总能。发现在多原子掺杂的情况下,电子的透射谱和杂质中的硼氮含量有关,若硼含量较多,则透射谱与单独掺杂硼原子的类似,在费米能级以下有一个透射谷,相应的电子透射率几乎抑制为0;若氮含量较多,在费米能级上方有透射谷,情形与前者相类似。特别地,在对位掺杂B/N3和N/B3时,透射谱线在费米能级两侧一定范围内出现较宽规整的凹陷,在凹陷处的透射率几乎为0。     

碳硅原子链电子输运性质的理论计算

以C-Si-C-Si直线原子链与Au(100)-3×3电极耦合所构成的纳米结点为研究对象,用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法,对结点的电子输运进行了理论模拟.计算结果得到:当2电极距离为1.686 nm时,纳米结点体系总能量最低,结构最稳定,C-Si平均键长为0.166 nm,此时结点的透射系数为0.627,平衡电导为0.627 G_0,电子传输通道主要由碳、硅原子的p电子轨道形成的π键所构成;在电压为0～1.0 V时,纳米结点稳定结构的电导随着外偏压的增大而减小.     

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.     

硼/磷掺杂单壁碳纳米管电子结构的第一性原理计算

利用第一性原理电子结构计算方法,基于密度函数理论(DFT),研究了硼(B)/磷(P)掺杂单壁碳纳米管.有无外电场时的总能量,Mayer键级,能带结构和态密度被计算.结果表明有电场时B/P掺杂单壁碳纳米管比无电场时更稳定.B/P掺杂单壁碳纳米管有特殊的能带结构,非常不同于B/N掺杂碳纳米管;由于硼/磷掺杂打破了单壁碳纳米管的对称结构,使得金属型碳纳米管被转换为半导体型.B/P掺杂单壁碳纳米管中的成键方式被详细研究.     

磷掺杂半导体单壁碳纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了掺磷(P)单壁碳纳米管(SWCNT)的电子结构性质.结果表明,引入掺杂原子可显著改变SWCNT费米能级附近的能带结构,掺杂SWCNT的电子态密度(DOS)向低能端移动,其最高分子占据轨道(HOMO)与最低分子非占据轨道(LUMO)间的能隙减小,掺杂的磷原子比碳原子多出的电子更容易从价带向导带跃迁.     

硼掺杂对(2,2)单壁碳纳米管电子结构影响研究

基于密度泛函理论下的第一性原理,计算了不同Ｂ掺杂浓度的SWCNT的几何形状结构、杂质的形成能、能带结构和态密度（DFT）,研究了Ｂ掺杂对（2,2）单壁碳纳米管（SWCNT）电子结构的影响．Ｂ杂质的引入使SWCNT的管径增大,杂质的形成能为负值,表明（2,2）SWCNT进行掺Ｂ的过程为放热反应,Ｂ原子以替位形式掺入碳纳米管中是可行的．掺杂Ｂ后,SWCNT的费米能级向价带迁移,使（2,2）SWCNT转变为ｎ型半导体．     

单根碳纳米管的低温电输运性质

报道了单根碳纳米管的低温电输运测量结果,特别关注了由于碳纳米管在长度方向的尺寸较小时产生的库仑阻塞性质,碳纳米管的低温电输运出现了零偏置反常和库仑振荡。因此碳纳米管在小的尺寸和低温时不仅出现能量量子化而且可以出现电荷量子化-量子点的行为。     

磷掺杂对单壁碳纳米管电子结构的影响

用基于密度泛函理论的第一性原理对掺P的单壁碳纳米管（SWCNT）进行以下方面的计算：几何形状结构和电子能带结构,杂质的形成能、总能量、态密度和能带结构.得出在不同管径的P掺杂SWCNT中,杂质的形成能随着管径的增大而增大,相同管径的SWCNT的总能量随着掺杂浓度的增大而减小,不同位置杂质P和它附近的C所形成的键角不同,进一步得到不同位置杂质产生的杂质能级的位置也不同,这可能由C—P—C键角的大小决定.从结果中还得到P原子以替位式掺杂形式掺入到碳纳米管中是可行的,而且掺P的SWCNT导电呈现出N型.     

Three-Terminal Transport of Nonsymmetric T-Shaped Graphene Nanoribbons

In order to explore the transport properties of nonsymmetric three-terminal T-shaped graphene nanoribbons (GNRs) devices,the nonequilibrium Green’s function method and Landauer-Buttiker formula were adopted. It shows that the transport properties of T-shaped GNRs are highly sensitive to the details of the leads. The T-shaped GNRs show metallic characteristics when electrons transmit from the metallic GNRs lead to the metallic GNRs lead, while the T-shaped GNRs show semiconducting characteristics when electrons transmit from the metallic GNRs lead to the semiconducting GNRs lead. The conductance between the random two leads can be adjusted by varying the size of the leads.     

MgB_2晶胞电子输运性质的计算

基于密度泛函理论结合非平衡格林函数,对MgB2晶胞的电子输运性质进行了第一性原理计算,结果得到MgB2晶胞的c轴垂直于z轴方向(电子传输方向)时的电导大于c轴平行于z轴方向时的电导,在外电压为(0～0.9V)范围内,电导比较稳定,其伏安曲线表现出线性特征,并从透射谱、投影态密度与电荷转移量对电子输运性质进行了分析与讨论.     

二氧化钛纳米管的制备及其特性研究

以金属钛板作为阳极材料,采用阳极氧化方法制备了二氧化钛(Ti O2)纳米管,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜等测试,研究了制备工艺条件和超声波源对样品性能的影响.结果表明:纳米管的形貎和结晶性能与工艺参数和超声波源密切相关,退火处理能使样品由不定形相转成由锐钛矿相和金红石相组成的混合相,其生长速度、管径和管壁厚度明显受到阳极氧化时平均电流密度的影响.氧化电压为60 V时所制备Ti O2纳米管样品的管径为90 nm、管壁厚度为21 nm、长度为8μm.     

介观混杂系统的电子输运

研究了正常金属--正常金属--超导体三端介观混杂系统的电子输运特性.从系统的格林函数出发,运用非平衡格林函数方法,推导得出了任意偏压和任意温度下从正常金属和超导体流向量子点的电流公式.     

Co-Pd纳米管阵列的制备及其磁特性

用直流电化学沉积方法,通过改变沉积电压,在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中制备了Co-Pd合金纳米管阵列,分别用扫描电镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对样品的形貌和磁学性质进行了测试.SEM结果显示,纳米管阵列均匀有序;样品磁性测试结果表明,外场垂直于纳米管轴时的剩磁比(Mr/Ms)比外场平行于纳米管时的剩磁比大,且矫顽力(Hc)随着Co含量的增加而增加.在真空500 ℃退火后,样品矫顽力有明显增大.     

碳纳米管膜电阻率的测定与导电机理

测定了碳纳米管膜电阻率随温度的变化,结果表明,碳纳米管膜的电阻率随温度升高呈下降趋势,表现为负的温度效应.建立了碳纳米管膜的导电模型,推导出了碳纳米管膜电阻率的计算公式,并把理论计算与实验结果进行了比较,发现理论结果与实验数据符合很好.讨论了碳纳米管膜电阻率与碳纳米管直径的关系.     

烧结SrRuO3的交流磁化率

采用固相反应法制备了SrRuO3样品，利用物理性质测量系统(PPMS)测量了样品在不同直流偏磁场下的交流磁化率随温度的变化关系曲线、磁化率曲线在居里温度附近呈现一个尖锐的峰，峰的位置随直流偏磁场的增加而复杂变化．     

钠纳米线的结构与电子特性

将密度泛函理论基础上的第一性原理计算同经验分子动力学模拟相结合系统的考察了晶状和螺旋两类典型钠纳米线的结构特征和输运性质.对纳米线的力学和热学稳定性分析表明,螺旋线的综合稳定性优于晶状线.而根据量子电导的计算,纳米线的电导总体上随着线径的增大而增加,并且晶状线比螺旋线具有更多的电导通道.     

T型介观空腔结构电子输运性质的研究

利用格林函数方法计算了T型介观空腔结构的电子传输特性,分别运用递归格林函数和全格子格林函数技术给出体系的总格林函数,导出T型介现空腔结构的电导方程．计算结果表明：格林函数方法可以非常方便地应用到介观空腔结构电子传输性质的研究中．由于空腔的存在,使原来平台结构的传输系数出现了复杂的传输谱结构．