（Ga）12N,（Ga）12B荷电团簇的电子结构与磁性

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似（GGA）研究20面体（Ga）12B,（Ga）12N荷电团簇的电子结构与磁性,系统计算了束缚能BE、中心原子到表面原子的间距、最高占据轨道（HOMO）、最低未占据轨道（LUMO）及其能隙,分析了（Ga）12B,（Ga）12N荷电团簇表面到中心原子间距、束缚能和HOMO与LUMO间的能隙随掺杂原子掺杂位置、带电情况不同的变化.研究表明,具有Ih对称性结构的荷电团簇更稳定,统除Ih对称性结构（Ga）12B1＋荷电团簇有磁性外,其它均无磁性.     

用DFT和ABEEMσπ对不同形状单层石墨烯结构研究

选取完整的单层矩形(41个碳环)石墨烯构型和完整单层正六边形(37个碳环)石墨烯构型,采用B3LYP/6-31G(d,p)方法进行几何优化,计算完整石墨烯构型的HOMO和LUMO分布、能隙及电荷分布.研究结果显示,完整的矩形石墨烯的HOMO和LUMO只分布在锯齿形边缘,能隙约0.15 eV;正六边形石墨烯的HOMO和LUMO广泛地分布在整个片层上,能隙约2.0 eV.石墨烯的几何构型包含扶手椅形边缘和锯齿形边缘,然后定义了2种描述C原子的ABEEM参数,即石墨烯边缘碳原子、内部碳原子,以及与这2种碳原子相关的键.使用ABEEM参数计算出的电荷分布与HF/STO-3G方法所计算的电荷分布相比较,得到的线性相关系数都达到了0.99以上.认为所获得的碳原子和π键ABEEM参数是合理的,可以应用于大石墨烯分子体系.     

掺杂armchair石墨烯纳米带电子结构和输运性质的研究

基于第一性原理计算,研究了B/N掺杂对宽度为N(a)=3p+2=11的扶手椅(Armchair)型石墨烯纳米带电子结构和输运性质的影响.杂质的存在使得扶手椅型石墨烯纳米带的能隙增大,并在能隙中出现了一条局域的杂质态能带,杂质的位置也影响其能带结构.另外,杂质的存在还引起输运过程中的电子共振散射,其特点与掺杂种类、掺杂位...     

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.     

B、N共掺杂单层石墨烯电子结构和导电性能

利用密度泛函理论研究方法对B、N原子以邻、间、对位等3种不同的相对位置以相同的比例(12.5%)共掺杂单层石墨烯的电子结构进行研究,分别计算共掺杂结构的能带结构、态密度、电荷密度和电荷差分密度等。结果表明:B、N原子共掺杂石墨烯的价带和导带之间出现直接带隙,而且价带电子轨道和导带空轨道分布更靠近费米能级,共掺杂石墨烯可同时作为电子的供体和受体,间位共掺杂结构的带隙值最小(1.296eV).在共掺杂结构的电荷重新分布过程中,B、C和N间的互相杂化和电荷的转移主要发生在各原子的2p轨道,其中B-C原子杂化轨道分布更靠近费米能级,C-N原子杂化轨道能分布在较低的能量区间。     

（Ga）12N,（Ga）12B荷电团簇的电子结构与磁性

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似（GGA）研究20面体（Ga）12B,（Ga）12N荷电团簇的电子结构与磁性,系统计算了束缚能BE、中心原子到表面原子的间距、最高占据轨道（HOMO）、最低未占据轨道（LUMO）及其能隙,分析了（Ga）12B,（Ga）12N荷电团簇表面到中心原子间距、束缚能和HOMO...     

配体保护下Zn_mCd_nSe_(10)(m+n=10)量子点的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论研究了PH_3配体与Zn_mCd_nSe_(10)(m+n=10)三元量子点相互作用形成的吸附产物的结构和性质.Zn_mCd_nSe_(10)量子点中的Zn和Cd金属原子分别与PH_3中的P原子形成Zn–P和Cd–P配位键,其吸附能、最低空轨道(LUMO)和态密度(PDOS)等性质随着掺杂Zn原子的增多而逐渐变化.研究发现随着Zn原子增多使PH_3配体的平均吸附能和最高占据轨道-最低空轨道(HOMO-LUMO)能隙值逐渐增大,表明掺入Zn阻碍了电子从HOMO转移到LUMO,其LUMO轨道主要分布在Zn_mCd_nSe_(10)量子点主体.其转移的电荷变化不大,各个吸附产物的态密度中p轨道占主导.     

基于密度泛函理论掺S石墨烯的催化氧还原反应

采用密度泛函理论(DFT)研究了掺S石墨烯催化氧还原反应(ORR)的机理.研究分析了催化剂活性位置,模拟分析了ORR反应路径.结果表明,不同于掺N石墨烯,掺S后ORR反应中间体吸附在硫原子上,而不是近邻的碳原子上.石墨烯掺S后,对吸附OOH和O_2中间体的电子转移过程有明显的催化作用,反应遵循4电子路径.     

过渡金属掺杂ZnO纳米线结构、电子性质和磁性质

本文采用密度泛函理论系统地研究了过渡金属原子Co和Ni单掺杂和双掺杂ZnO纳米线的结构、电子性质和磁性质.所有掺杂纳米线的束缚能都为负值,表明掺杂过程是放热的. Co原子趋于占据纳米线中间位置,而Ni原子趋于占据纳米线表面位置.所有掺杂纳米线能隙都小于纯纳米线能隙,并显示出直接带隙半导体特性.纳米线的总磁矩主要来源于磁性原子的贡献. Co掺杂纳米线出现了铁磁和反铁磁两种耦合状态;而Ni掺杂纳米线出现了铁磁、反铁磁和顺磁三种耦合状态.     

电场作用下边缘修饰石墨烯纳米带的电磁性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了非金属原子(B,N)和金属原子(Na,Mn)边缘修饰不同宽度zigzag型石墨烯纳米带(ZGNR)的结构稳定性和电磁性质。并进一步研究了外加不同强度垂直电场对原子边缘修饰ZGNR电磁性质的调控规律,所有原子边缘修饰ZGNR体系均能形成稳定结构。在施加垂直于纳米带平面的电场强度后,随着电场强度的增大,[N-ZG]_4体系稳定性最好且基本不变,[Mn-ZG]_4体系稳定性增加,而[B-ZG]_4和[Na-ZG]_4体系稳定性降低;电场促进了边缘修饰原子(B,Na,Mn)的电荷进一步向石墨烯C原子转移,阻碍了电荷从石墨烯C原子向边缘N原子转移;N和Na修饰体系的磁性逐渐减小,而B和Mn修饰体系磁性逐渐增大。研究结果表明,外加不同强度电场可以有效调控原子边缘修饰ZGNR体系的结构稳定性、电子性质和磁性,能够为石墨烯纳米带在纳米电子领域的应用提供理论基础。     

掺杂对双层黑磷烯磁性及其吸附钠的影响

采用第一性原理计算方法研究B、C、N、O、F、Al、Si和S替位掺杂对双层黑磷烯磁性及其吸附钠原子能力的影响.结果显示，O和F较易掺入黑磷烯；O、S、C、Si和F掺杂可诱导黑磷烯的磁性；S、C、Si和F掺杂导致黑磷烯由半导体性转为金属性，而B、N、O和Al掺杂只减小其带隙未改变其半导体性；杂元素的掺入可增强黑磷烯对钠的吸附能力.研究表明合适的杂元素掺入可有效调控黑磷烯的磁性和带隙宽度，提升其吸附钠的能力.     

Bi,Se和Te吸附n/p型石墨烯电子结构研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Bi,Se,Te在缺陷(单空位,B掺杂和N掺杂)石墨烯上的吸附结构及电子和磁性质.研究表明:在能量稳定的Bi(Se)/石墨烯吸附体系中,Bi吸附诱导产生磁性;在空位缺陷石墨烯上的吸附会改变费米能级处态密度分布,影响体系的导电性质;在B(N)掺杂吸附体系中,B比N对吸附原子的影响大;除Se在B掺杂石墨烯上吸附外,Bi,Se,Te在其它n/p型掺杂吸附体系中均显示磁性.缺陷增强了Bi,Se,Te与石墨烯之间的相互作用,对吸附体系的电子结构和电荷分布有较大的影响.     

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.     

C58Si2的几何结构和电子结构研究

采用密度泛涵BLYP／6—311G和杂化密度泛涵B3LYP／6—311G方法，对C58Si2的几何结构和电子结构进行系统研究。发现在C58Si2的同素异形体中，2个Si原子位于六边形对角位置时(C58Si2-6)比2个Si原子位于五边形对角位置时(C58Si25)的能量低0．11eV，是C58Si2的基态几何结构。C58Si2同C60相比，只是在Si原子附近原子间的间距有较为明显的变化，其它部分基本保持C60的构型。在电子结构方面，由于C58Si2—6具有C8对称性，所以使原先的能级简并度消除，LUMO能级下降，HOMO能级上升，HOMO与LUMO间的能隙变小；每个Si原子均失去1．122e的电荷，主要转移到Si—C键上的3个邻近的C原子上，使C58Si2中的Si—C化学键受到极化，束缚能增大。     

B、N掺杂4-ZGNR电子输运性质的理论计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法,对锯齿型石墨烯纳米带4-ZGNR掺杂B、N原子的电子输运进行了计算.结果得到在0～1.0V的电压范围内,4-ZGNR及其分别掺杂B、N原子3种纳米器件的电流-电压曲线具有明显的非线性关系;掺杂B、N对4-ZGNR费米能级附近电子的输运起到了一定抑制作用,在一定能量区域的电子存在完全共振背散射;4-ZGNR掺杂B原子后表现出负微分电阻现象.     

苝四甲酸二酐PTCDA分子基态和激发态的密度泛函理论

利用密度泛函理论研究了PTCDA分子,计算并讨论了PTCDA分子的稳定几何构型、电子结构与前线轨道能级、激发态能隙（HOMO-LOMOgap）,并对于基态与激发态的能级做了一定的比较。结果表明,PTCDA是一种平面分子,其吸收光谱集中在紫外波段,HOMO、LUMO能隙约为2．5eV。     

团簇Ti3B2催化活性的研究

基于密度泛函理论在B3LYP/Lanl2dz水平下的团簇Ti_3B_2的优化构型,对其从HOMO、LUMO轨道贡献、能隙差值以及Fermi能级图等方面来研究其催化活性位点、化学反应活性及催化活性。结果表明:在团簇Ti_3B_2中,Ti原子在HOMO和LUMO轨道贡献率总和均大于50%,为团簇Ti_3B_2的潜在活性位点,构型1(1)的能隙差值最小(EGAP=0.054 a.u),反应活性最强;构型1(1)容易接受丰富的电子,进而参与催化过程;构型4(1)容易提供大量的电子,且具有良好的催化活性。     

硼氮掺杂对锯齿形石墨烯纳米带影响的第一性原理研究

本文主要通过在密度泛函理论下的第一性原理计算方法,计算了硼氮掺杂下锯齿形石墨烯纳米带的形成能、能带结构和电子态密度,对掺杂产生的影响进行了分析和研究.研究发现具有硼氮成对的结构相对于单种类原子掺杂更稳定,同样具有在纳米带边缘非对称硼氮掺杂的结构较对称掺杂更稳定.硼氮掺杂能显著改变锯齿形石墨烯纳米带的能带结构,对边缘加氢数量不同的石墨烯纳米带的能隙有完全相反的影响.本文发现了两种通过硼氮掺杂具有自旋现象的结构.     

硅量子点表面掺氮的电子结构计算

本文在量子点表面掺入氮原子,用第一性原理方法模拟计算硅量子点（111）面上的电子结构.本文主要解决两个问题：（1）比较研究六种不同大小的量子点结构掺杂和未掺杂氮原子情况下的带隙宽度和电子态密度变化;（2）分别用广义梯度近似（GGA）和局域密度近似（LDA）两种不同的算法计算六种量子点结构的带隙宽度和态密度,并比较GGA和LDA算法的特点.计算结果发现：带隙随着量子点的尺度变小而展宽,这符合量子受限规律;在量子点表面掺杂氮原子会减小带隙宽度;重要的是发现LDA算法对局域态更加敏感.     

B_(12)C_xN_(12-x)(x=2,4)团簇的几何和电子结构

用从头计算方法研究了B_(12)C_xN_(12-x)(x=2,4)笼的几何和电子结构.从B_(12)N_(12)中用C原子替换N原子得到B_(12)C_xN_(12-x),这样取代的结构中只含B—C和B—N键.在稳定结构中,C原子在四元环上,形成了B_2C_2和B_2N_2环.B_(12)C_2N_(10)的HOMO主要由C和N的2p轨道组成,LUMO位于-3.6eV处,主要由C的2p轨道组成.B_(12)C_4N_8的HOMO也主要由C和N的2p轨道组成,LUMO位于-4.1eV处,主要由C的2p轨道组成.在B_(12)N_(12),B_(12)C_2N_(10)和B_(12)C_4N_8中B原子上的电荷约为1.17e,C原子上的电荷为-0.75e.B_(12)N_(12),B_(12)C_2N_(10)和B_(12)C_4N_8的能带隙分别为6.84eV,3.50eV和2.82eV.