文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
碳纳米管及其异构体的制备和小能隙单壁碳纳米管的能带结构
研究
姓名:戴彤
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:戴剑锋
20080528
要摘的研究己成为当前材料科学领域的前沿课题之一。论文将阐述碳纳米管在现有实验条件下的制备情况,主要介绍在导师实验室中,如何用直流石墨电极放电的电弧法制备出纯度较高的单壁纳米碳管、管绳、管束以及含有异质结的碳纳米管,并介绍了对实验装置和方法所做的革新。碳纳米管的电学性能随石墨平面卷曲的手性矢量的不同而显著变化,从而提供了丰富的金属型和能隙不等的、热稳定性很高的各种半导体型一维材料;其导电性能随异质结的改变而不同的特性,将可能为半导体制造领域提供独特的分干性,提供了连接纳米级电子器件的优质量子导线,使纳米电子器件的大规模集成成为可能;碳纳米管量子点的库仑阻塞及隧穿效应使得碳纳米管可以成为场效应管、单电子隧穿管及电子开关等元器件的理想材料,种种广泛的应用前景使得碳纳米管以能带结构为主的电学特性基础研究显得极为重要。论文将在第三章讨论碳纳米管电学性质的理论计算和实验研究的一般方法和最新进展本论文在第四章,从费米点漂移的构想角度,将对石墨烯卷曲成单壁碳纳米管时产生的有限弯壁效应和对称性缺失效应,而引起的固有电学性质的改变,展开能带结构的理论计算和分析。第五章将运用第一性原理的计算方法结合非平衡格林函数和密度泛函理论瑀扑愦形逶;芬黄咴;吠仄巳毕荻缘牡ケ谀擅滋脊的输运性质。并且运用—绦虬扑懔琌琌琌,两种不同类型的含异质结的单壁碳纳米管的能带结构,并比较了其与理关键词:单壁碳纳米管;能带;能隙;异质结:五元环一七元环缺陷;碳纳米管是一种新型的碳材料。自从碳纳米管被成功置备以来,碳纳米管子型半导体器件;此外金属性单壁纳米碳管中电子波函数长距离的相想,、,、,单壁碳纳米管的不同。
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插图索引图存在异质结而发生弯折的和直径变化的以及分叉的单壁碳纳米管⋯⋯图单壁纳米碳管的电子能带出现交叉和排斥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图双探针器件模型示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图运用双探针模型计算的不同类型碳管的能带结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图课题组自制装置示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图石墨烯布里渊区中单壁纳米碳管波矢隟点关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图单壁纳米碳管的有限弯壁效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图两种费米点漂移的对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图双探针模型示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
作者躲珊气刷噬各瓠‰。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服日期:啄甓嘣本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许务。作者签名:日期:口H谌
第一章绪论碳纳米管的发现及其电子学应用前景以上石墨烯片层,。自从年首先报道发金刚石,石墨,无定形碳。年,辴蚐热朔⑾至俗闱蜃吹腃为,直径大于钡ケ谀擅滋脊芫筒晃榷ǎ啾谀擅滋脊馨讲碳元素作为自然界中最普遍的元素之一,以其特有的成键轨道,可形成丰富多彩的碳族材料。但一直以来,人们认为自然界只存在着三种碳的同素异形体:多面体的顶点上,其后珻等的相继发现,标志着碳的同素异形体的又一家族富勒烯的出现【。人们对碳族材料的研究也逐渐深入。碳纳米管可以说是继⑾趾筇甲蹇蒲а芯恐械挠忠桓鼍O病D擅滋脊芸现中空的多壁、准~维碳管以来【浚蕴寄擅坠艿牡缪匦缘难芯浚的能带、电子一光子散射、电子相互作用、表面散碳纳米管的电子学特性一直是研究的重要方向。由于碳纳米管具有很小的直径和很高的长径比,是很理想的一维材料系统。碳原子的独特位置使它成为结构完整的分子晶体。因此,碳纳米管可直接被应用在广阔的纳米科技领域。当今国内外有大量的理论和实验研究都围绕着这一新型材料,对