單層氮化硼類石墨烯結構的電子結構和磁性的第一性原理研究.pdf

1、納米材料石墨烯(graphene)，由于它們特殊的電子性質和幾何結構，自從2004年Geim等人發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定存在的單層石墨烯結構以來，這種新材料便受到了世界范圍內(nèi)的廣泛關注。石墨烯以及石墨烯的衍生物(石墨烷、石墨酮和石墨烯納米帶)在實驗和理論上引起了科學家的極大興趣。研究顯示，石墨烯在材料領域中將有著廣泛的應用。在元素周期表中氮元素和硼元素與碳元素相鄰，有著與碳元素接近的電子結構，所以它們形成的化合物具有與石墨烯類似的結構。于是，研究單層氮

2、化硼的熱潮隨之而來。
　　 類比于石墨烯和石墨烯納米帶的研究，本文以單層氮化硼為基本構型，在密度泛函理論(DFT)框架下，對單層氮化硼在硼位置吸附不同原子的情況下的晶體結構、電子和磁性質進行了計算和分析，從而為實驗工作者提供理論依據(jù)。
　　 首先我們介紹了研究背景，然后回顧了第一性原理方法的發(fā)展歷程及當前取得的進展。最后采用以密度泛函理論為基礎的廣義梯度近似方法計算了用官能團修飾的單層氮化硼的結構穩(wěn)定性、電子和磁性質。結

3、果表明，進行了化學修飾的單層氮化硼的結構較之純的氮化硼略有變化，晶格常數(shù)各不相同。純的氮化硼是具有4.91eV帶寬的半導體，通過官能團的引入，氮化硼的電子性質發(fā)生了變化。在鋸齒型的修飾中，B位吸附F或者OH時，體系由半導體變成了半金屬，也就是說，其中自旋向上能帶的費米能級恰好落在價帶和導帶的能隙中，顯示出絕緣體的性質，而自旋向下的能帶跨過費米面呈金屬性；B位吸附H時，情況變得有所不同，體系仍然是半導體，但顯示出了自旋極化的現(xiàn)象，自旋向上