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《宁夏大学》 2013年
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多体格林函数理论在碳纳米管光谱中的永利赌场

牟景林  
【摘要】:1991年俄物理学家饭岛澄男(Sumio Iijima)察觉了碳纳米管,出于她特别之准一维结构(普通情况下,水晶纳米管的管径在海里数量级,而管轴方向的长短则可达数百华里),水晶纳米管表现出良好的政治经济学、政治经济学和人类学性质,并成为下一代电子和人类学器件的强劲竞争者。水晶纳米管是由碳原子经过sp2杂化形成的管状结构,根据管的层数不同,可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。与石墨、水晶,钻石、富勒烯一样,水晶纳米管也是碳的一种同素异形体。 人人经常用手性指数(n,m)来表征单壁碳纳米管,此地的整数n和m是石墨烯结构单元中的两个单位产量,顶n=m时,称之为扶手椅型碳纳米管,顶n,m美方有一番为0时,称为锯齿形碳纳米管,这两种碳纳米管没有手性,其余碳纳米管具有手性。此外,紧束缚方法研究指出,顶n+2m是3的整数倍时,水晶纳米管具有金属性,而n+2m不是3的倍数时,是半导体型碳纳米管。水晶纳米管的政治经济学性质也跟手性指数(n,m)有很大关系,并随n+2m的变通呈现有周期特性。Bachilo等人口研究了一连串碳纳米管的收取和发射光谱,并成功之龙头那些光谱用(n,m)数进行指认;此外超离心沉降技术之腾飞,有效富集特定(n,m)数的液氮纳米管成为可能,该署都极大的促进了碳纳米管的永利赌场。然而,健全碳纳米管的闪光效率并不高,在固定水平上限制了她永利赌场。近日的局部实验工作表明,对碳纳米管的外表进行修饰,发射光谱中会产生新的荧光峰,该署新的发射峰波长比原来的发射峰波长要长,能量要低,正确被碳纳米管再次吸收,可以极大的增长碳纳米管荧光的探测效率 有的理论工作对那些新红移峰的产生机理做出了说明,但眼前仍生活争议。一种看法认为这些新红移峰是由暗激子引起的,即完美碳纳米管的暗激子在引入掺杂剂和缺点的情况下变亮了。此外一种看法认为,该署新红移峰是由碳纳米管的三份量激发态引起的。然而,该署观点仍有不足的处,比如:①没有足够的证据证明暗激子或者三份量态的振动强度能够引起新的红移峰,②没有考虑斯托克斯位移。 基金论文以探索掺杂和缺点对碳纳米管的光谱影响为主题,使用多体格林函数理论,并借助约束性密度泛函艺术(constrained density functional theory),进行了一连串的研究工作。舆论的严重性研究内容和更新性成果如下: 一、半导体型单壁碳纳米管吸收光谱的争鸣计算。以(8,0)半导体型单壁碳纳米管为例,利用GW近似,计算了碳纳米管的能带,合同Bethe-salpter方程计算了她吸收光谱。出于半导体碳纳米管的准一维结构,她态密度并不是继续的,她不继续的线称为van Hove奇异点,水晶纳米管的光谱跃迁是下v1到cl,v2到c2,……而任何的交叉跃迁是不同意的。但当管径很小时,就业率较大,这种光谱选律有可能发生变化。之所以碳纳米管的管径对光谱有重点的影响。 二、氧原子掺杂的液氮纳米管吸收和发射光谱的争鸣计算。在(8,0)水晶纳米管上引入一个氧原子,计算了不同构型下的吸收光谱,结果表明最安静构型下的光谱跟实验符合的很好,这在固定水平上验证了以前的反应机理。此外,吸收光谱在此构型下的崩溃是由能带分裂引起的,分裂程度随氧/水晶原子的百分比降低而降低,在实验比例从,收到峰的崩溃很小,之所以实验只能观测到接受峰变宽,此外用约束性密度泛函(constrained density functional theory, CDFT)规范化激发态表明,斯托克斯位移是新的红移峰产生之重点原因。 三、氢原子掺杂的液氮纳米管吸收和发射光谱的争鸣计算。在(8,0)水晶纳米管上引入两个氢原子,根据氢原子在六元环位置的不同,可以分为临位、对位、间位三种。计算结果表面临位构型的功效最低,氢原子可能产生局域的弱点态,因而改变了碳纳米管的跃迁选律,进而影响光谱。不同构型的氢化碳纳米管能带变化很大,光谱变化也很大,另外,CDFT的简化表明,氢化碳纳米管的斯托克斯位移可达170meV,斯托克斯位移和缺点态共同作用,使碳纳米管产生了新的红移峰。 四、含拓扑缺陷的液氮纳米管吸收和发射光谱的争鸣计算。水晶纳米管中的常见缺陷包括空位缺陷和Stone-Wales(5-7-7-5对)症结,咱们的算计表明,该署毛病跟氢掺杂的液氮纳米管一样,都能在费米能级附近引入缺陷态,并进一步改变碳纳米管的跃迁选律,光谱数据证明,光明能在碳纳米管上引入缺陷,并产生红移峰,咱们的算计结果表明这些红移峰主要是由Stone-Wales症结引起的。 五、多体格林函数理论计算激发态作用力解析式的便携式推导。多体格林函数理论是研讨动态性质的重头戏原理方法,在研讨晶体、蛋簇、生物分子等的常态性质中取得了英雄的成功,然而她艺术和程序相比密度泛函理论等还处于发展阶段,此时此刻竣工,在伊框架内计算激发态作用力主要包括两种艺术①一级微扰理论和出弦度泛函微扰理论相结合求解激发态作用力,②利用有限差分法计算激发态作用力。咱们从Bethe-salpter方程出发,推导了激发态作用力的剖析形式以及Z-vector方程。
【学位授予单位】:宁夏大学
【学位级别】:院士
【学位授予年份】:2013
【列入号】:O613.71

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