純凈及過(guò)渡金屬摻雜碳硅納米帶的理論計(jì)算.pdf

1、納米材料的發(fā)現(xiàn)開(kāi)啟了納米時(shí)代的紀(jì)元，特別是碳基納米材料的發(fā)現(xiàn)，諸如納米管、石墨烯和富勒烯無(wú)一不震驚世界，也迎來(lái)了屬于碳材料的美好時(shí)代?？茖W(xué)家對(duì)材料性能的追求是無(wú)止境的，鑒于碳基納米材料特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良性能，科學(xué)家又把目光轉(zhuǎn)向了其它復(fù)合尺度的納米材料，其中碳化硅納米帶因其獨(dú)特的電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)，及其良好的加工性能使其在電子器件領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景，引起了人們的廣泛關(guān)注，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)展開(kāi)了廣泛研究。
　　本文利用密度泛函理論對(duì)碳化

2、硅納米帶的吸附氣體小分子和過(guò)渡金屬摻雜碳化硅納米帶進(jìn)行了系列模擬計(jì)算，并首次對(duì)碳化硅納米帶是否能作為氣體傳感器進(jìn)行了理論分析。我們希望通過(guò)過(guò)渡金屬摻雜控制體系的電子和磁學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到拓寬材料的應(yīng)用范圍目的。本文通過(guò)對(duì)分子吸附的研究發(fā)現(xiàn)，二氧化氮、甲醛、一氧化氮和一氧化碳四種分子的吸附對(duì)碳化硅納米帶體系電子結(jié)構(gòu)的影響較大，吸附后體系的導(dǎo)電性都有明顯的增強(qiáng)。前人的研究工作已經(jīng)表明半導(dǎo)體傳感器能否對(duì)分子進(jìn)行檢測(cè)的依據(jù)便是導(dǎo)電性的變化，所以碳

3、化硅納米帶可以作為傳感器件對(duì)這四種分子進(jìn)行檢測(cè)。而對(duì)于二氧化碳的吸附，雖然導(dǎo)電性也有所增強(qiáng)，但是變化非常微弱，檢測(cè)效果相比以上四種分子要差許多。水、氨氣、肼和甲醇四種分子的吸附效果很相似，都未能引起材料導(dǎo)電性的變化。
　　鑒于本征的碳化硅納米帶對(duì)二氧化碳的檢測(cè)效果很低，而二氧化碳的檢測(cè)和吸附固定一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，而且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。材料的化學(xué)修飾一直是科學(xué)家尋求新穎材料的重要手段，因此本文對(duì)鉑原子取代摻雜碳化硅納米帶吸附

4、二氧化碳進(jìn)行了模擬計(jì)算。通過(guò)計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)，由于缺陷的形成使得金屬鉑具有了很強(qiáng)的化學(xué)活性，鉑豐富的d軌道使得分子和金屬間的吸附更加有利，而且吸附后體系的導(dǎo)電性發(fā)生了明顯的變化，由此可以得出摻雜后的體系可以用作傳感材料對(duì)二氧化碳進(jìn)行檢測(cè)。
　　目前大多的研究工作主要針對(duì)本征的碳化硅納米帶的幾何結(jié)構(gòu)和電子、磁學(xué)性質(zhì)，而我們知道很多優(yōu)良的材料都是通過(guò)化學(xué)修飾得到的，所以我們研究了第一過(guò)渡金屬摻雜后體系的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。通過(guò)計(jì)算我們認(rèn)為摻雜不但