碳雜化磁性納米材料的理論設計與性能調控.pdf

1、納米材料即幾何尺寸介于1nm-100nm之間，尺寸效應和大的表面效應使材料具有某些特性的新材料，并在物理、化學及材料科學方面的研究取得了非常大的進展。納米材料的應用遍及各個領域，包括磁性、半導體、催化等各方面。磁性納米材料與磁性有關的特征量是納米量級，因此它與一般的磁性材料有很大的不同。碳納米材料是目前各研究領域非常熱門的材料之一，而基于碳雜化的磁性納米材料也引起科學家們的廣泛關注，合理的設計出新穎的磁性納米材料，并應用于自旋電子器件方

2、面一直是科研人員經(jīng)久不衰的課題。
　　對于納米材料的研究，目前已經(jīng)涌現(xiàn)出各種各樣的方法，包括實驗上、理論上及計算模擬上，其中第一性原理計算已成為不可缺少的研究工具。在本論文中，我們主要利用第一性原理計算的方法，在碳雜化的二維納米材料的基礎上，設計出新穎的磁性納米材料，并對其電子和磁性性質進行系統(tǒng)的分析和探究。
　　第一章介紹了密度泛函理論的主要內容。首先簡單介紹了幾個近似方法，包括Hartree-Fock近似以及Thomas

3、-Fermi-Dirac近似。然后介紹了Kohn-Sham方程以及交換相關能量泛函。最后我們還介紹了目前幾個常用的計算軟件包。
　　第二章首先簡單介紹了類石墨的氮化碳（g-C3N4）單層材料的結構特點、性質及其主要應用，然后根據(jù)其結構特點分別用3d過渡金屬元素（從Sc到Zn）和非金屬元素(B、C、N)加以修飾，形成新的納米磁性材料和B-C-N三元雜化材料，并用第一性原理計算的方法對這些體系的電子和磁性性質進行系統(tǒng)的探究與討論。