一些新型納米材料場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、關(guān)于納米材料場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)的研究一直以來(lái)都是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。研究納米體系的場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)，對(duì)理論上研究場(chǎng)發(fā)射機(jī)理，應(yīng)用上設(shè)計(jì)場(chǎng)發(fā)射器件具有雙重意義。同時(shí)對(duì)材料自旋極化的場(chǎng)發(fā)射研究不論是在核物理還是凝聚態(tài)物理中都有重要的應(yīng)用。另一個(gè)方面，密度泛函理論作為被廣泛應(yīng)用理論，是研究納米材料電子性質(zhì)和場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)的最佳工具。本文內(nèi)容主要涉及利用密度泛函理論研究新型納米材料包括新型納米條帶和納米管的場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)。
　　 第一章介紹了場(chǎng)發(fā)射基本知識(shí)、一種

2、自洽的場(chǎng)發(fā)射電流計(jì)算方法、石墨烯和納米管研究進(jìn)展、密度泛函理論基礎(chǔ)四個(gè)方面。場(chǎng)發(fā)射指的是材料內(nèi)電子穿過(guò)經(jīng)典禁區(qū)隧穿到真空的過(guò)程，我們介紹了場(chǎng)發(fā)射的定義，意義以及基本理論和場(chǎng)發(fā)射電流計(jì)算方法。為了更全面的了解我們所研究的體系和研究方法的理論基礎(chǔ)，我們還介紹了石墨烯和納米管的研究進(jìn)展和密度泛函理論。密度泛函理論認(rèn)為對(duì)于一個(gè)多粒子系統(tǒng)只要確定了基態(tài)的電子密度函數(shù)，就可以由此推導(dǎo)出體系的任何性質(zhì)。
　　 第二章主要介紹邊緣修飾的石墨烯納

3、米條帶結(jié)構(gòu)在橫向電場(chǎng)和縱向電場(chǎng)下的自旋極化場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)。鋸齒狀石墨烯納米條帶是半導(dǎo)體，費(fèi)米能附近有兩個(gè)能量簡(jiǎn)并的邊緣電子態(tài)，分別被自旋向上通道和自旋向下通道所占據(jù)。在條帶的上下邊緣通過(guò)不同的化學(xué)基團(tuán)修飾可以使得一個(gè)自旋通道變成金屬性而另一個(gè)自旋通道保持半導(dǎo)體從而使得整個(gè)體系轉(zhuǎn)變成半金屬。費(fèi)米能級(jí)附近的半金屬很可能是很好的自旋極化場(chǎng)發(fā)射源。所以我們研究其自旋極化的場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)在合適的外電場(chǎng)下，可以獲得高度自旋極化的場(chǎng)發(fā)射電流或者自旋

4、極化率受電場(chǎng)調(diào)制很好的場(chǎng)發(fā)射電流。
　　 第三章我們研究純凈的硼氮納米管和其在封裝納原子情況下的場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)。硼氮納米管的導(dǎo)帶中存在近自由電子態(tài)，在摻雜堿金屬原子之后，近自由電子態(tài)會(huì)下降到費(fèi)米能級(jí)以下形成一個(gè)雜化態(tài)而被電子占據(jù)。硼氮管中的近自由電子態(tài)被證實(shí)對(duì)橫向外電場(chǎng)有很好的響應(yīng)同時(shí)這些近自由電子態(tài)被預(yù)測(cè)具備很好的場(chǎng)發(fā)射特性。我們對(duì)硼氮納米管施加橫向電場(chǎng)計(jì)算其場(chǎng)發(fā)射電流，發(fā)現(xiàn)在外電場(chǎng)下近自由電子態(tài)表現(xiàn)出很好的場(chǎng)發(fā)射效用。我們認(rèn)為近