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《超细碳纳米管异质结的电子输运性质研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、学校代码10530学号201110071218分类号O469密级公开硕士学位论文超细碳纳米管异质结的电子输运性质研究学位申请人廖建指导教师毛宇亮教授学院名称材料与光电物理学院学科专业物理学研究方向计算物理及其应用二〇一四年六月六日万方数据TheStudyonElectronictransportpropertiesofheterogeneousnanojuctionscomposedbyultrasmalldiametercarbonnanotubesCandidateJianLiaoSupervisorPr
2、ofessorYuliangMaoCollegeFacultyofMaterial&PhotoelectronicPhysicsProgramTheoreticalPhysicsSpecializationComputationalPhysicsDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversitythDateJune6,2014万方数据湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内
3、容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日
4、期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据摘要当今科技发展的一个显著特征是电子器件的微型化，这让纳米电子学成为一门与量子化学、材料科学以及凝聚态物理学科紧密结合的科学。超细碳纳米管(CNT)因具有直径小、卷曲效应大而特别受到研究者的关注，是近年来理论和实验研究的热点。目前，直径为0.3nm左右的超细碳纳米管是迄今为止实验发现的最细碳纳米管。从手性来区分，主要表现为扶手型(2,2)碳纳米管(CNT)、锯齿型(4,0)碳纳米管(CNT)，以及螺旋型(3,1)碳纳米管(CNT)等。在理论上探讨这些碳纳米管之间以及它们
5、与类似直径的半导体氮化硼纳米管(BNNT)形成的异质结是全新的物理问题，特别是研究其电子性质和构成的新型纳米异质结的电子输运性质，将有可能推动当前最细纳米级异质纳米器件的发展，具有非常重要的科学意义。本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，结合格林函数电子输运计算，研究了超细直径的(2,2)CNT、(4,0)CNT或它们相互之间构成的纳米超晶格结构，以及它们与对应直径的BNNT构成的超晶格结构的微观结构、电子性质、透射谱、I-V特性等。通过计算设计了该类新型纳米管异质结并探讨了它们的输运特性，为该类新型纳米
6、异质结的可能应用奠定了基础。发现的主要成果有：(2,2)CNT和(2,2)BNNT超晶格结构具有负的形成能-3.072eV，表明形成这种结构可能是放热反应。其能隙是1.37eV，处于半导体材料的能隙之间。把它们耦合在两半无限长金电极之间，研究其输运性质结果表明，由于Au电极和纳米管形成的复合结构存在强大耦合作用，有效地提高了纳米管的输运性质。通过计算(2,2)CNT、(2,2)BNNT、(2,2)CNT/BNNT三种结构用金作电极的I-V特性曲线，结果显示它们与大直径的纳米管类似，都呈线性特性，这些结构在量子
7、电路中可以用作纳米二极管。(4,0)CNT和(4,0)BNNT超晶格结构的形成能为-5.0827eV，表明这种结构有可能形成。其能隙是0.738eV，是一个窄带隙的半导体材料。把它们连接在两半无限长金电极之间，由于复合结构强大耦合作用有效地提高了它们的输运性质。通过计算(4,0)CNT、(4,0)BNNT、(4,0)CNT/BNNT三种结构用金作电极的I-V特性曲线，都呈线性特征。在上述同手性管异质结的研究基础上，我们还设计了(4,0)CNT或(4,0)BNNT管和(2,2)CNT或(2,2)BNNT管之间的
8、不同手性的纳米管超晶格结构。研究了它们的电子结构、透射谱，并计算了I-V特性曲线。发现无论是同手性的纳米管还是不同手性纳米管组合而成的异质结复合管在用Au作电极后的I-V特性曲线显示，电流都比在相同偏压下大直径管的电流要大，说明超细纳米管比大直径的纳米管的电子输运性能上要强。这一结论应用在纳米电路中有重要意义。关键词：超细碳纳米管；超细BN纳米管；异质结；第一性原理；电子输运I万方数据Abstrac
