拉伸形變下和外加軸向磁場(chǎng)下碳納米管和BC3納米管的能帶研究.pdf

1、自從1991年碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，碳納米管因?yàn)樗?dú)特的物理化學(xué)特性，在微觀物理和納米技術(shù)領(lǐng)域中引起了巨大的興趣；至今有關(guān)納米管的相關(guān)研究也不僅僅局限于碳材料，1995年，Chopra等人通過(guò)電弧放電法獲得了BC3納米管，通過(guò)緊束縛方法和局域密度近似方法理論計(jì)算表明BC3納米管是一種窄帶隙半導(dǎo)體材料，其帶隙與納米管的直徑和手性基本無(wú)關(guān)。本文在緊束縛理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出碳納米管的能帶公式，并計(jì)算拉伸形變下和外加軸向磁場(chǎng)下碳納米管的能帶結(jié)構(gòu)，在

2、完成此工作的基礎(chǔ)上用類(lèi)似的方法對(duì)BC3納米管進(jìn)行了研究。
　　 由于BC3納米管與碳納米管的能帶結(jié)構(gòu)有很多的不同，所以在拉伸形變和外加軸向磁場(chǎng)的影響下它們的導(dǎo)電性質(zhì)的變化會(huì)出現(xiàn)很大的差別。隨著拉伸和壓縮程度的不斷增加BC3納米管的導(dǎo)帶能級(jí)和價(jià)帶能級(jí)逐漸靠近，最終發(fā)生能帶的交疊。對(duì)不同尺寸BC3納米管研究發(fā)現(xiàn)，壓縮形變下價(jià)帶能級(jí)和導(dǎo)帶能級(jí)的交疊明顯強(qiáng)于拉伸形變對(duì)納米管的影響，壓縮形變下能級(jí)交疊可達(dá)0.6ev，而拉伸形變下只有0.2

3、ev左右。其中armchair類(lèi)型的BC3納米管，隨著拉伸程度的不斷增加，BC3納米管首先由直接半導(dǎo)體轉(zhuǎn)化為間接半導(dǎo)體，進(jìn)而發(fā)生能帶的交疊現(xiàn)象，表現(xiàn)出金屬性質(zhì)。Armchair型BC3納米管是一種很不穩(wěn)定的窄帶半導(dǎo)體，稍微的壓縮形變（et=-0.003）都可以讓它轉(zhuǎn)化為間接半導(dǎo)體，但是拉伸情況下情況相對(duì)穩(wěn)定，只有當(dāng)拉伸達(dá)到一定程度時(shí)（et=0.042附近）才轉(zhuǎn)變?yōu)殚g接半導(dǎo)體。由于zigzag型BC3納米管最低導(dǎo)帶和最高價(jià)帶都是flat