剪切形变对硼氮掺杂碳纳米管超晶格电子结构和光学性能的影响?

摘要：

碳纳米管作为最先进的纳米材料之一，在电子和光学器件领域有潜在的应用前景，因此引起了广泛关注。掺杂、变形及形成超晶格为调制纳米管电子、光学性质提供了有效途径。为了理解相关机理，利用第一性原理方法研究了不同剪切形变下扶手椅型硼氮交替环状掺杂碳纳米管超晶格的空间结构、电子结构和光学性质。研究发现，剪切形变会改变碳纳米管的几何结构，当剪切形变大于12%后，其几何结构有较大畸变。结合能计算表明，剪切形变改变了掺杂碳纳米管超晶格的稳定性，剪切形变越大，稳定性越低。电荷布居分析表明，硼氮掺杂碳纳米管超晶格中离子键和共价键共存。能带和态密度分析发现硼氮交替环状掺杂使碳纳米管超晶格从金属转变为半导体。随着剪切形变加剧，纳米管超晶格能隙逐渐减小，当剪切形变大于12%后，碳纳米管又从半导体变为金属。在光学性能中，剪切形变的硼氮掺杂碳纳米管超晶格的光吸收系数及反射率峰值较未受剪切形变的均减小，且均出现了红移。

关键词：硼氮掺杂碳纳米管超晶格、电子结构、剪切形变、光学性能

分类号：O48;TN3

资助基金：国家自然科学基金51371049;辽宁省自然科学基金批准号:20102173资助的课题.@@@@* Project supported by the National Natural Science Foundation of ChinaGrant 51371049;the Natural Science Foundation of Liaoning Province, ChinaGrant 20102173

在线出版日期：2015-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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