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5d过渡金属原子掺杂氮化硼纳米管的第一性原理计算

张召富 耿朝晖 王鹏 胡耀乔 郑宇斐 周铁戈

5d过渡金属原子掺杂氮化硼纳米管的第一性原理计算

张召富, 耿朝晖, 王鹏, 胡耀乔, 郑宇斐, 周铁戈
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了当氮化硼纳米管(BNNT)中的B原子和N原子被5d过渡金属原子(Lu,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Hg)取代时BNNT的几何结构、电子结构和磁性性质. 作为对比,给出了理想BNNT,B缺陷体系(VB)和N缺陷体系(VN)的相应结果. 研究发现:5d原子取代B(B5d)时体系的局域对称性接近于C3v,但是取代N(N5d)时体系的局域对称性偏离C3v对称性较大;利用相同的5d原子进行掺杂时,B5d的成键能比N5d的成键能大;对于B5d或者N5d,其成键能基本上随着5d原子的原子序数的增大而降低;掺杂体系中出现了明显的杂质能级,给出了态密度等结果;不同掺杂情况的磁矩不同,取代B 时体系的总磁矩呈现出较强的规律性. 利用对称性和分子轨道理论解释了5d原子取代B时杂质能级的产生和磁性的变化规律.
    • 基金项目: 天津市自然科学基金(批准号:13JCQNJC00500)、天津市科技支撑计划(批准号:11ZCKFGX01300)和中央高等学校基本科研基金(批准号:65012031)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-21
  • 修回日期:  2013-09-18
  • 刊出日期:  2013-12-20

5d过渡金属原子掺杂氮化硼纳米管的第一性原理计算

  • 1. 南开大学电子信息与光学工程学院, 天津 300071
    基金项目: 

    天津市自然科学基金(批准号:13JCQNJC00500)、天津市科技支撑计划(批准号:11ZCKFGX01300)和中央高等学校基本科研基金(批准号:65012031)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了当氮化硼纳米管(BNNT)中的B原子和N原子被5d过渡金属原子(Lu,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Hg)取代时BNNT的几何结构、电子结构和磁性性质. 作为对比,给出了理想BNNT,B缺陷体系(VB)和N缺陷体系(VN)的相应结果. 研究发现:5d原子取代B(B5d)时体系的局域对称性接近于C3v,但是取代N(N5d)时体系的局域对称性偏离C3v对称性较大;利用相同的5d原子进行掺杂时,B5d的成键能比N5d的成键能大;对于B5d或者N5d,其成键能基本上随着5d原子的原子序数的增大而降低;掺杂体系中出现了明显的杂质能级,给出了态密度等结果;不同掺杂情况的磁矩不同,取代B 时体系的总磁矩呈现出较强的规律性. 利用对称性和分子轨道理论解释了5d原子取代B时杂质能级的产生和磁性的变化规律.

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参考文献 (37)

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