石墨帶的晶格動力學和第一性原理研究.pdf

1、近年來,石墨帶(GNRs)作為一種新型的碳的納米材料,其各方面的性能在理論和實驗上已得到了廣泛的研究。作為理想的電子元器件和連線,其優(yōu)異的電導、熱導等性能受到了特別的關注,其機制有待進一步深入研究。基于晶格動力學理論,本論文研究了石墨帶的熱學性質?；诘谝恍栽?研究了石墨帶的波紋結構和電子結構,并對其穩(wěn)定機制作了一些探索。通過對不同形狀、寬度石墨帶計算,我們得到了一些有意義的結果。結果對基于石墨帶的納米器件的制作和設計有指導作用。

2、r>　　基于晶格動力學理論,采用力常數(shù)模型,計算了石墨帶的聲子色散關系、振動模式密度和比熱。計算結果表明:扶手椅型和鋸齒型石墨帶的中、高頻聲子支分別與鋸齒型和扶手椅型碳納米管的類似。隨著石墨帶帶寬的減小,低頻聲子支出現(xiàn)頻率移動現(xiàn)象,這是由于聲子限域效應所致。與碳納米管不一樣,石墨帶的聲學支只有三支。聲子色散關系的特征使得振動模式在高頻區(qū)幾乎不敏感于帶寬,而低頻區(qū)的峰位隨著帶寬的增加而逐漸向低頻移動。另外,無論是在低溫還是在高溫,比熱都隨

3、著帶寬的增加而逐漸降低。在300K時,比熱可以擬合成CV=CVgraph+A/n,其中A/n項反映了石墨帶中邊緣效應對于比熱的影響。這些研究結果對于將來石墨帶的熱學性質的實驗測量提供了理論基礎。
　　基于第一性原理采用CASTEP軟件,計算研究了石墨帶的波紋結構和電子結構。結構優(yōu)化后,一個重要的發(fā)現(xiàn)是平躺的石墨帶產(chǎn)生了波紋。通過計算和分析,本文把波紋的產(chǎn)生歸因于應力。應力是除了熱震蕩以外產(chǎn)生波紋的另外一個原因。同時,有限尺寸也是產(chǎn)