單壁納米管第一性原理計算.pdf

1、碳納米管是一種納米尺度的全新的碳結(jié)構(gòu)，可以看作是由二維石墨平面卷曲形成的。由于這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，碳納米管在力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等方面具有極其優(yōu)異的特性，因而在未來有著廣闊的應(yīng)用前景。理論和實驗的研究進(jìn)一步表明：在能源儲備、納米電子器件及復(fù)合材料等諸多領(lǐng)域內(nèi)，碳納米管都有著巨大的應(yīng)用潛力。 本文使用基于第一性原理的CRYSTAL03軟件包對單壁碳納米管的彈性性質(zhì)和電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。計算了一系列單壁碳納米管手性管和扶手椅管的楊氏模

2、量、卷曲形變能及導(dǎo)帶與價帶之間的能隙，并分析了這些量與管型和管徑的關(guān)系，重點(diǎn)討論了手性管楊氏模量和其能隙間的關(guān)系。 我們在計算中發(fā)現(xiàn)碳納米管手性管的楊氏模量一般要小于同管徑的扶手椅管和鋸齒管的楊氏模量。這些楊氏模量在整體上都隨著管徑的增大而增大。在手性管中，約有1/3的(n，m)管呈現(xiàn)金屬性，約有2/3的(n,m)管呈現(xiàn)半導(dǎo)體性，且這些(n,m)管的能隙隨著管徑的增大而減小。進(jìn)一步的分析表明：手性管有著和鋸齒管相同的對應(yīng)關(guān)系，即