氢化和氟化石墨烯材料第一性原理的研究

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1、烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他研究小组已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电字版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段

2、保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：导师签名：日期：年月日烟台大学硕士学位论文摘要石墨希是材料科学与凝聚态物理领域里应用价值非常广泛的一种材料，这种二维材料展示了独特的晶格和电字性质，它由单层碳原子紧密堆积而成，是其它碳质材料，如纳米管（一维）、富勒烯（零维）、石墨（三维）的基本组成单位。石墨希在储氢、传感器、复合材料、计算机等领域具有潜在的应用。随着有关原理及模型计算方法的迅速发展，以密度泛函里仑为基础的第一性原里在凝聚态物理、材料科学等领域具有越来越广泛的应用。本论文对不同大小

3、的石墨希超胞以及吸附原子后的性质进行了第一性原里研究。第一部分主要介绍了石墨希于2004年，由A.K.Geim等人采用撕胶带方法发现，及石墨希具有导电性高、迁移率高、高的几械强度、便于修饰以及可以大规模地生产等特性；介绍了石墨希具有整数分数量子霍耳效应，量子霍耳效应等新奇特性；简单介绍了石墨希常见的制备方法，如微几械分离的方法、化雪气相沉积的方法、氧化石墨还原的方法等；介绍了石墨希近期国内外研究进展及研究石墨希的目的与意义。第二部分主要介绍了本文采用的第一性原里计算方法的具体内容，即多粒子系统非相对论形式的哈密顿量Hˆ的表达形式及电字有效势方程；介绍了不

4、考虑相对论效应的非相对论斤似；将电字的运动同原子荷的运动各自单独来考虑的决热斤似；将电字与电字之间的库仑作用进行平均的单电字近似；介绍了密度泛函相关理论的概念，即用求解电字总密度问题代替求解薛定谔方程；介绍了Hohenberg-Kohn定理及Kohn-Sham方程；介绍了利用密度泛函里仑来处理交换关联项的两个方法，即局域密度近似与广义梯度近似。第三部分主要介绍使用LDA方法，GGA方法分别计算了2个碳原子（单胞）、8个碳原子（22超元胞）、32个碳原子（44超元胞）的纯石墨希的结构及其性质，计算的C-C键长为1.41Å，由石墨希的总态米度图与能代图可

5、知，在特殊点处存在着一个狄拉克点，引起石墨希为零带隙半导体材料；以及使用LDA方法，GGA方法分别计算了石墨希按C:H比例分别为1：1、2:1、4:1、8:1、16:1吸附H时，氢化石墨希的结构及性质，发现石墨希吸附H原子后，吸附氢原子的碳原子有了起伏，C-C键长变长，C-H键长约为1.1Å，石墨希两侧各吸附一个H原子时没有磁性，并且发现C:H的值越大，氢化石墨希的带隙越大，C:H的值越小，氢化石墨希的带隙越小。第四部分主要介绍使用LDA方法计算了石墨希按C:F比例分别为1：1、2:1、4:1、8:1、16:1吸附F时，氟化石墨希的结构及性质，发现石墨

6、希吸附F原子后，吸附氟原子的碳原子有了起伏，C-C键长变长，C-F键长约为1.4Å，石墨希两侧各吸附一个F原子时没有磁性，I烟台大学硕士学位论文并且发现石墨希在不同C:F比例下吸附F，随着C:F比例的变小，氟化石墨希的带隙先变大，然后变小，最后又变大。【关键词】：石墨希第一性原里密度泛函里仑吸附电字性质II烟台大学硕士学位论文AbstractGrapheneisarapidlydevelopmentalstarinthefieldofmaterialsscienceandcondensedmatterphysics,thiskindoftwo-dimen

7、sionalmaterialshowsaserialsofspecialcharacters,suchasspecialgridandspecialelectronicproperties.Grapheneconsistofcarbonwhichiscloselystacked.Grapheneiselementaryunitofbuildingothercarbonaceousmaterials,suchasfullerenes,carbonnano-tubes,threedimensionalgraphiteandsoon.Graphenehasal

8、argeamountofpotentialimplementsinmanyfie