|
|
|
| 含氮SW缺陷对单壁碳纳米管电子结构和光学性质的影响 |
| 张丽娟1, 胡慧芳2, 王志勇2, 陈南庭2, 谢能2, 林冰冰2 |
| (1)广东药学院中山校区实验中心,中山 528458; (2)湖南大学物理与微电子科学学院,长沙 410082 |
| Effects of nitrogen in Stone-Wales defect on the electronic structure and optical property of single-wall carbon nanotube |
| Hu Hui-Fang1, Wang Zhi-Yong1, Chen Nan-Ting1, Xie Neng1, Lin Bing-Bing1, Zhang Li-Juan2 |
| (1)College of Physics and Microelectronic Sciences, Hunan University, Changsha 410082, China; (2)Lab Center of Zhongshan Campus, Guangdong Pharmaceutical University, Zhongshan 528458, China |
|
|
摘要： 应用第一性原理密度泛函理论研究了单壁碳纳米管中Stone-Wales(SW)缺陷和氮掺杂情况下的电子结构和光学性质.研究发现,含氮SW缺陷单壁碳纳米管体系的总能降低,结合更稳定,且在费米能级附近出现一条半满的杂质带,并且随着氮掺杂位置的不同,掺杂能态出现显著差异.碳管的吸收和反射明显减弱且吸收峰和反射峰在低能区发生红移现象,在能量小于11eV附近均出现杂质特征峰.本文对计算结果进行了分析研究,可望为含氮SW缺陷碳管在光电材料中的应用提供理论依据.
关键词：
单壁碳纳米管
Stone-Wales缺陷
氮掺杂
光学性质
|
|
Abstract： The effects of nitrogen substitutional doping in Stone-Wales (SW) defect on the electronic structure and the optical property of single-walled nanotube are simulated by using the density functional theory based on the first-principles. It is found that the system energy reduces and binding becomes stabler, and the nitrogen in SW produces a semi-full band near the Fermi level in which the electron effective mass varies with the changing of the position of nitrogen. The absorption and the reflectivity weakened obviously and absorption and reflection peak are both redshifted in the lower energy region. There is a distinct peak at the energy less than 11eV.The results are discussed theoretically. The nitrogen doping and SW defect of carbon nanotubes are expected to provide a theoretical basis for the photoelectric material applications.
Keywords：
single-wall carbon nanotube
Stone-Wales defect
nitrogen doping
optical properties
|
|
收稿日期: 2010-10-21
出版日期: 2011-07-15
|
|
|
| 基金: 国家自然科学基金(批准号:50372018)资助的课题. |
| 引用本文: |
|
张丽娟,胡慧芳,王志勇 等 . 含氮SW缺陷对单壁碳纳米管电子结构和光学性质的影响. 物理学报, 2011, 60(7): 077209.
|
| Cite this article: |
|
Zhang Li-Juan,Hu Hui-Fang,Wang Zhi-Yong et al. Effects of nitrogen in Stone-Wales defect on the electronic structure and optical property of single-wall carbon nanotube. Acta Phys. Sin., 2011, 60(7): 077209.
|
|
|
|
| URL: |
| http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2011/V60/I7/077209 |
| [1] | Iijima S 1991 Nature 354 56
|
| [2] | Iijima S 1993 Nature 363 603
|
| [3] | Paradise M, Goswami T 2007 Mater Des. 28 1477
|
| [4] | Meunier V,Lambin P H 2000 Carbon 38 1729
|
| [5] | Nardelli M B, Fattebert J L, Orlikowski D 2000 Carbon 38 1703
|
| [6] | Zhou L G, Meng F Y, Shi S Q 2003 Nanotechnology 3 154
|
| [7] | Talukdar K, Mitra A K 2010 Nanotechnology 1 215
|
| [8] | Xu H, Xiao J,Ouyang F 2010 Acta Phys. Sin. 59 4186 (in Chinese)[徐 慧、肖 金、欧阳方平 2010 物理学报 59 4186]
|
| [9] | Chen G D, Wang L D, Zhang J Q, Cao D C, An B, Ding F C, Liang J K 2008 Acta Phys. Sin. 57 7164 (in Chinese) [陈国栋、王六定、张教强、曹得财、安 博、丁富才、梁锦奎 2008 物理学报 57 7164]
|
| [10] | Peng S, Cho K 2003 Nano Lett.3 513
|
| [11] | Wei J W, Hu H F, Zeng H, Zhou Z P, Yang W W, Peng P 2008 Physics E 40 462
|
| [12] | Ganji M D 2008 Nanotechnology 19 025709
|
| [13] | Zhang Y, Wen B, Song X Y, Li T J 2010 Acta Phys. Sin. 59 3583 (in Chinese) [张 宇、温 斌、宋肖阳、李廷举 2010 物理学报 59 3583]
|
| [14] | Glerup M, Steinmetz J, Samaille D,Stephan O, Enouz S, Loisean A 2004 Chem. Phys. Lett. 387 193
|
| [15] | Wang B, Ma Y, Wu Y, Li N, Huang Y, Chen Y 2009 Carbon 47 212
|
| [16] | Wei J W, Hu H F, Zeng H, Wang Z Y, Wang L 2007 Appl. Phys. Lett. 91 092121
|
| [17] | Srivastva D, Menon M, Cho K 1999 Phys. Rev. Lett. 83 2973
|
| [18] | Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865
|
| [19] | Sjostrom H, Stafstroom S, Boman M, Sundgren J E 1995 Phys. Rev. Lett. 75 1336
|
| [20] | Guo G Y, Chu K C, Wang D S, Duan C G 2004 Phys. Rev. B 69 205416
|
|
[1]
|
宫丽,冯现徉,逯瑶,张昌文,王培吉. Ta掺杂对ZnO光电材料性能影响的研究[J]. 物理学报, 2012, 61(9): 097101.
|
|
[2]
|
杨春燕,张蓉,张利民,可祥伟. 0.5NdAlO3-0.5CaTiO3电子结构及光学性质的第一性原理计算[J]. 物理学报, 2012, 61(7): 077702.
|
|
[3]
|
张小超,赵丽军,樊彩梅,梁镇海,韩培德. 过渡金属(Fe,Co,Ni,Zn)掺杂金红石TiO2的电子结构和光学性质[J]. 物理学报, 2012, 61(7): 077101.
|
|
[4]
|
杜玉杰,常本康,张俊举,李飙,王晓晖. GaN(0001)表面电子结构和光学性质的第一性原理研究[J]. 物理学报, 2012, 61(6): 067101.
|
|
[5]
|
冯现徉,逯瑶,蒋雷,张国莲,张昌文,王培吉. In掺杂ZnO超晶格光学性质的研究[J]. 物理学报, 2012, 61(5): 057101.
|
|
[6]
|
马姣民,梁艳,郜小勇,陈超,赵孟珂,卢景霄. 射频磁控反应溅射制备的Ag2O薄膜的椭圆偏振光谱研究[J]. 物理学报, 2012, 61(5): 056106.
|
|
[7]
|
李论雄,苏江滨,吴燕,朱贤方,王占国. 电子束诱导单壁碳纳米管不稳定的新观察[J]. 物理学报, 2012, 61(3): 036401.
|
|
[8]
|
陈超,冀勇,郜小勇,赵孟珂,马姣民,张增院,卢景霄. 直流脉冲磁控反应溅射技术制备掺铝氧化锌薄膜的研究[J]. 物理学报, 2012, 61(3): 036104.
|
|
[9]
|
邓娇娇,刘波,顾牡,刘小林,黄世明,倪晨. 伽马CuX(X=Cl,Br,I)的电子结构和光学性质的第一性原理计算[J]. 物理学报, 2012, 61(3): 036105.
|
|
[10]
|
潘磊,卢铁城,苏锐,王跃忠,齐建起,付佳,张燚,贺端威. γ-AlON晶体电子结构和光学性质研究[J]. 物理学报, 2012, 61(2): 027101.
|
|
[11]
|
逯瑶,王培吉,张昌文,冯现徉,蒋雷,张国莲. Fe, S共掺杂SnO2材料第一性原理分析[J]. 物理学报, 2012, 61(2): 023101.
|
|
[12]
|
张晓星, 孟凡生, 唐炬, 杨冰. 羟基碳纳米管吸附SF6放电分解组分的DFT计算 [J]. 物理学报, 2012, 61(15): 0156101.
|
|
[13]
|
陈懂, 肖河阳, 加伟, 陈虹, 周和根, 李奕, 丁开宁, 章永凡. 半导体材料AAl2C4(A=Zn, Cd, Hg; C=S, Se)的电子结构和光学性质[J]. 物理学报, 2012, 61(12): 127103.
|
|
[14]
|
宋庆功, 刘立伟, 赵辉, 严慧羽, 杜全国. YFeO3的电子结构和光学性质的第一性原理研究[J]. 物理学报, 2012, 61(10): 107102.
|
|
[15]
|
牛忠彩, 何智兵, 张颖, 韦建军, 廖国, 杜凯, 唐永建. 射频功率对辉光聚合物薄膜结构与光学性质的影响[J]. 物理学报, 2012, 61(10): 106804.
|
|
|
|
2011, Vol. 60 
