Электронно-энергетические характеристики двухслойных углеродных нанотубуленов

• Автор: Камнев, Виталий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОДЕЛИ ОДНО- И ДВУХСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ИХ ЭЛЕКТРОННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
1.1 Структура и обозначение одно- и двухслойных углеродных нанотрубок. Выбор объектов исследования
1.1.1 Однослойные нанотрубки
1.1.2 Двухслойные нанотрубки как предельная форма многослойных нанотрубок. Методы синтеза и электронные свойства
1.2 Характер проводимости однослойных нанотрубок
1.3 Электронные эмиссионные и оптические свойства двухслойных и многослойных нанотрубок
1.4 Типы допирования двухслойных углеродных нанотрубок .
1.5 Квантовохимические методы расчета электронного строения многоатомных систем
1.5.1 Общие подходы
1.5.2 Одноэлектронное приближение
1.5.3 Базисные функции
1.5.4 Теория функционала плотности
1.5.5 Обобщение теории функционала плотности для систем с трансляционной симметрией
1.5.6 Валентное приближение. Псевдопотенциалы
1.5.7 Выбор обменно-корреляционного функционала
1.6 Выводы
ГЛАВА 2. ВНУТРЕННЯЯ АДСОРБЦИЯ ЛЕГКИХ АТОМОВ И
МОЛЕКУЛ В ДВУХСЛОЙНЫХ НАНОТРУБКАХ (МОДЕЛЬ
МОЛЕКУЛЯРНОГО КЛАСТЕРА)
2.1 Кластерная модель одиночных двухслойных углеродных
нанотрубок

2.2 Частицы коаксиальных двухслойных нанотрубок и соединений включения (атомов 1л, Б) на их основе. Структурные особенности и спектр одноэлектронных состояний
2.3 Кластер двухслойной углеродной нанотрубки, образованной двумя однослойными типа «зигзаг» с адсорбированными в межслойном пространстве атомами Н, или Б, или С1
2.4 Адсорбция молекулы НГ в межслойном пространстве двухслойной углеродной нанотрубки, образованной трубками типа «зигзаг». Моделирование и квантовохимический расчет
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. УСТОЙЧИВЫЕ СОСТОЯНИЯ АТОМОВ ЩЕЛОЧНЫХ
МЕТАЛЛОВ В ДВУХСЛОЙНЫХ НАНОТРУБКАХ (МОДЕЛЬ
ЦИКЛИЧЕСКОГО КЛАСТЕРА)
3.1 Выбор параметров двухслойных нанотрубок
3.2 Метод расчета электронно-энергетических характеристик двухслойных углеродных нанотрубок
3.3 Энергии образования структур при допировании двухслойных углеродных нанотрубок атомами щелочных металлов
3.4 Профиль поверхности потенциальной энергии взаимодействия атомов щелочных металлов с поверхностями двухслойных углеродных нанотрубок
3.5 Характеристики энергетических зон двухслойных углеродных нанотрубок, допированных атомами щелочных металлов
3.6 Расчет прикладываемых напряжений, необходимых для перехода атомов щелочных металлов из одного устойчивого состояния в другое
3.7 Выводы

ГЛАВА 4. ЭМИССИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ НАНОТРУБОК - БЕЗДЕФЕКТНЫХ И ДОПИРОВАННЫХ
АТОМАМИ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
4 Л Кластерная модель одиночных двухслойных углеродных
нанотрубок
4.2 Параметры выбранных двухслойных нанотрубок. Метод расчета
4.3 Геометрическая структура и энергетический спектр
электронов
4.4 Эмиссионные характеристики недопированных и
допированных двухслойных нанотрубок
4.5 Экспериментальные данные по поглощению излучения
однослойными нанотрубками различных диаметров
4.6 Оптические характеристики двухслойных углеродных нанотрубок
4.6.1 Спектры поглощения недопированных нанотрубок .
4.6.2 Спектры поглощения допированных нанотрубок . .
4.7 Выводы
ГЛАВА 5. СТРУКТУРА, ЭЛЕКТРОННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ПУЧКОВ ДВУХСЛОЙНЫХ НАНОТРУБОК .
5.1 Моделирование пучков двухслойных нанотрубок.
Электронная зонная структура
5.1.1 Метод и параметры расчета электронной структуры
5.1.2 Электронная зонная структура
5.2 Оптические характеристики пучков двухслойных углеродных нанотрубок
5.2.1 Пучки недопированных нанотрубок
5.2.2 Пучки допированных нанотрубок
5.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Елоховские функции с различными волновыми векторами к не взаимодействуют друг с другом, поэтому периодическая система может быть решена независимо для каждого значения к.
Кристаллическая орбиталь (1.23) напоминает определение молекулярной орбитали (1.16) в конечной системе. Коэффициенты разложения для кристаллической орбитали Сцг (1.22) находятся аналогично случаю конечных систем. Матрица С (к), которая содержит коэффициенты с,1И находится путем самосогласованного решения следующего уравнения для каждой точки к:
НК5; (£) С (£) = в (£) Е (к) С (£) , (1.25)
где Нкч — матрица гамильтониана Кона-Шема в обратном пространстве:

Фи (г; A?) hKS фу (г; &) ) =
= (1.26)

Е (к) — диагональная матрица, содержащая собственные значения ef для данной точки к. Число собственных значений на точку к равно числу базисных функций в элементарной ячейке, и С (к) содержит постолбцовые коэффициенты кристаллических орбиталей.
Плотность одноэлектронных состояний (англ. — Density of States, DOS) г](е) неограниченной системы находят в соответствии с выражением:
4(£) = 2j3i(E-ef)=^X) / (1-27)

где Увг — объем первой зоны Бриллюэна, и интегрирование ведется по объему первой зоны Бриллюэна.
Одиночные двухслойные углеродные нанотрубки можно рассматривать как квазиодномерные кристаллы и получить все интересующие нас элек-