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单壁碳纳米管吸附氧分子的电子输运性质理论研究

陈有为 郑继明 任兆玉 赵佩 郭平

单壁碳纳米管吸附氧分子的电子输运性质理论研究

陈有为, 郑继明, 任兆玉, 赵佩, 郭平
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  • 用基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡态格林函数方法对(4,4)单壁碳纳米管及其吸附氧气分子情况下的平衡态和非平衡态电导性质进行了研究. 发现在小于2 V的偏压下,系统对电压的增加呈现两种不同增长速率的电流响应,其中电压小于1.1 V时电流增加速率较大;而当电压大于该值后,电流对电压增加速率变缓. 吸附的氧分子提供双重的作用,一方面氧分子提供的能级有利于电子隧穿中心散射区;另一方面氧分子的电子态会破坏碳管的平移对称性,从而降低电子对系统的透射能力.
    • 基金项目: 陕西省自然科学基金(批准号:2009JQ1004)、国家自然科学基金青年科学基金(批准号:10904123)和陕西省教育厅专项科研计划(批准号:08JK471)资助的课题.
    [1]

    Kroto H W, Heath J R, OBrien S C, Curl R F, Smalley R E 1985 Nature 318 162

    [2]

    Iijima S 1991 Nature 354 56

    [3]

    Huffman D R 1991 Phys. Today 44 22

    [4]

    Ouyang M, Huang J L, Cheung C L, Lieber C M 2001 Science 291 97

    [5]

    Liang W J, Bockrath M, Bozovic D, Hafner J H, Tinkham M, Park H 2001 Nature 411 665

    [6]

    Tans S J, Verschueren R M A, Ekke C D 1998 Nature 393 49

    [7]

    Martel R, Schmidt T, Shea H R, Hertel T, Avouris P 1998 Appl. Phys. Lett. 73 2447

    [8]

    Kong J, Franklin N R, Zhou C, Chapline M G, Peng S, Cho K, Dai H 2000 Science 287 622

    [9]

    Zhang LJ, Hu H F, Wang Z Y, Wei Y, Jia J F 2010 Acta Phys. Sin. 59 527(in Chinese)[张丽娟、胡慧芳、王志勇、魏 燕、贾金凤 2010 物理学报 59 527]

    [10]

    Tang X P, Kleinhammes A, Shimoda H, Fleming L, Bennoune K Y, Sinha S, Bower C, Zhou O, Wu Y 2000 Science 288 492

    [11]

    Li Z, Wang C Y 2006 Chem. Phys. 330 417

    [12]

    Jhi S H, Louie S G, Cohen M L 2000 Phys. Rev. Lett. 85 1710

    [13]

    Liang J W, Hu H F, Wei J W,Peng P 2005 Acta Phys. Sin. 54 2877 (in Chinese)[梁君武、胡慧芳、韦建卫、彭 平 2005 物理学报 54 2877]

    [14]

    Zang Y F, Li Y, Jia G X, Li J J 2005 Acta Chim. Sin. 63 581 (in Chinese)[章永凡、李 奕、贾桂霄、李俊篯 2005 化学学报 63 581]

    [15]

    Chen G D, Wang L D, An B, Yang M, Cao D C, Liu G Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 1190 (in Chinese)[陈国栋、王六定、安 博、杨 敏、曹得财、刘光清 2009 物理学报 58 1190]

    [16]

    Wang Y J, Wang L D, Yang M, Liu G Q,Yan C 2010 Acta Phys. Sin. 59 4950 (in Chinese) [王益军、王六定、杨 敏、刘光清、严 诚 2010 物理学报 59 4950]

    [17]

    Pati R, Zhang Y, Nayak S K, Ajayan P M 2002 Appl. Phys. Lett. 81 2638

    [18]

    Roland C, Meunier V, Larade B, Guo H 2002 Phys. Rev. B 66 035332

    [19]

    Datta S 1995 Electronic Transport in Mesoscopic Systems (Cambridge:Cambridge University Press) p20

    [20]

    Perder J P, Zunger A 1981 Phys. Rev. B 23 5048

    [21]

    Taylor J, Guo H, Wang J 2001 Phys. Rev. B 63 245407

    [22]

    Brandbyge M, Mozos J L, Ordejón P, Taylor1 J, Stokbro1 K 2002 Phys. Rev. B 65 165401

  • [1]

    Kroto H W, Heath J R, OBrien S C, Curl R F, Smalley R E 1985 Nature 318 162

    [2]

    Iijima S 1991 Nature 354 56

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    Huffman D R 1991 Phys. Today 44 22

    [4]

    Ouyang M, Huang J L, Cheung C L, Lieber C M 2001 Science 291 97

    [5]

    Liang W J, Bockrath M, Bozovic D, Hafner J H, Tinkham M, Park H 2001 Nature 411 665

    [6]

    Tans S J, Verschueren R M A, Ekke C D 1998 Nature 393 49

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    Martel R, Schmidt T, Shea H R, Hertel T, Avouris P 1998 Appl. Phys. Lett. 73 2447

    [8]

    Kong J, Franklin N R, Zhou C, Chapline M G, Peng S, Cho K, Dai H 2000 Science 287 622

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    Liang J W, Hu H F, Wei J W,Peng P 2005 Acta Phys. Sin. 54 2877 (in Chinese)[梁君武、胡慧芳、韦建卫、彭 平 2005 物理学报 54 2877]

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    Zang Y F, Li Y, Jia G X, Li J J 2005 Acta Chim. Sin. 63 581 (in Chinese)[章永凡、李 奕、贾桂霄、李俊篯 2005 化学学报 63 581]

    [15]

    Chen G D, Wang L D, An B, Yang M, Cao D C, Liu G Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 1190 (in Chinese)[陈国栋、王六定、安 博、杨 敏、曹得财、刘光清 2009 物理学报 58 1190]

    [16]

    Wang Y J, Wang L D, Yang M, Liu G Q,Yan C 2010 Acta Phys. Sin. 59 4950 (in Chinese) [王益军、王六定、杨 敏、刘光清、严 诚 2010 物理学报 59 4950]

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    [21]

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  • [1] 卢超, 陈伟, 罗尹虹, 丁李利, 王勋, 赵雯, 郭晓强, 李赛. 纳米体硅鳍形场效应晶体管单粒子瞬态中的源漏导通现象研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191896
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    [3] 刘祥, 米文博. Verwey相变处Fe3O4的结构、磁性和电输运特性. 物理学报, 2020, 69(4): 040505. doi: 10.7498/aps.69.20191763
    [4] 张雅男, 詹楠, 邓玲玲, 陈淑芬. 利用银纳米立方增强效率的多层溶液加工白光有机发光二极管. 物理学报, 2020, 69(4): 047801. doi: 10.7498/aps.69.20191526
    [5] 翁明, 谢少毅, 殷明, 曹猛. 介质材料二次电子发射特性对微波击穿的影响. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200026
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    [8] 方文玉, 张鹏程, 赵军, 康文斌. H, F修饰单层GeTe的电子结构与光催化性质. 物理学报, 2020, 69(5): 056301. doi: 10.7498/aps.69.20191391
    [9] 任县利, 张伟伟, 伍晓勇, 吴璐, 王月霞. 高熵合金短程有序现象的预测及其对结构的电子、磁性、力学性质的影响. 物理学报, 2020, 69(4): 046102. doi: 10.7498/aps.69.20191671
    [10] 周峰, 蔡宇, 邹德峰, 胡丁桐, 张亚静, 宋有建, 胡明列. 钛宝石飞秒激光器中孤子分子的内部动态探测. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191989
    [11] 王艳, 徐进良, 李文, 刘欢. 超临界Lennard-Jones流体结构特性分子动力学研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191591
    [12] 周旭聪, 石尚, 李飞, 孟庆田, 王兵兵. 利用双色激光场下域上电离谱鉴别H32+ 两种不同分子构型. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200013
    [13] 李翔艳, 王志辉, 李少康, 田亚莉, 李刚, 张鹏飞, 张天才. 蓝移阱中单个铯原子基态磁不敏感态的相干操控. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20192001
    [14] 张战刚, 雷志锋, 童腾, 李晓辉, 王松林, 梁天骄, 习凯, 彭超, 何玉娟, 黄云, 恩云飞. 14 nm FinFET和65 nm平面工艺静态随机存取存储器中子单粒子翻转对比. 物理学报, 2020, 69(5): 056101. doi: 10.7498/aps.69.20191209
    [15] 董正琼, 赵杭, 朱金龙, 石雅婷. 入射光照对典型光刻胶纳米结构的光学散射测量影响分析. 物理学报, 2020, 69(3): 030601. doi: 10.7498/aps.69.20191525
    [16] 徐贤达, 赵磊, 孙伟峰. 石墨烯纳米网电导特性的能带机理第一原理. 物理学报, 2020, 69(4): 047101. doi: 10.7498/aps.69.20190657
    [17] 李闯, 李伟伟, 蔡理, 谢丹, 刘保军, 向兰, 杨晓阔, 董丹娜, 刘嘉豪, 陈亚博. 基于银纳米线电极-rGO敏感材料的柔性NO2气体传感器. 物理学报, 2020, 69(5): 058101. doi: 10.7498/aps.69.20191390
    [18] 梁琦, 王如志, 杨孟骐, 王长昊, 刘金伟. Al2O3衬底无催化剂生长GaN纳米线及其光学性能研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191923
  • 引用本文:
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计量
  • 文章访问数:  3822
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-08-09
  • 修回日期:  2010-09-14
  • 刊出日期:  2011-06-15

单壁碳纳米管吸附氧分子的电子输运性质理论研究

  • 1. (1)西安邮电学院网络工程系,西安 710121; (2)西北大学光子学与光子技术研究所,西安 710069; (3)西北大学物理系,西安 710069
    基金项目: 

    陕西省自然科学基金(批准号:2009JQ1004)、国家自然科学基金青年科学基金(批准号:10904123)和陕西省教育厅专项科研计划(批准号:08JK471)资助的课题.

摘要: 用基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡态格林函数方法对(4,4)单壁碳纳米管及其吸附氧气分子情况下的平衡态和非平衡态电导性质进行了研究. 发现在小于2 V的偏压下,系统对电压的增加呈现两种不同增长速率的电流响应,其中电压小于1.1 V时电流增加速率较大;而当电压大于该值后,电流对电压增加速率变缓. 吸附的氧分子提供双重的作用,一方面氧分子提供的能级有利于电子隧穿中心散射区;另一方面氧分子的电子态会破坏碳管的平移对称性,从而降低电子对系统的透射能力.

English Abstract

参考文献 (22)

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