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N-M(Cd, Mg)共掺闭口氧化锌纳米管场发射第一性原理研究

王欣 王发展 雷哲锋 王博 马姗 王哲 吴振

N-M(Cd, Mg)共掺闭口氧化锌纳米管场发射第一性原理研究

王欣, 王发展, 雷哲锋, 王博, 马姗, 王哲, 吴振
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 分别研究了N掺杂和N-M(Cd, Mg)共掺(9, 0)型闭口氧化锌纳米管(ZnONT)的几何结构和场发射性能.结果表明: N原子能够提高体系帽端结构的稳定性; 随外加电场增强, 体系的态密度向低能方向移动, 最高占据分子轨道(HOMO)-最低未占据分子轨道(LUMO)能隙及有效功函数变小, 电荷向帽端聚集程度愈高. 体系态密度/局域态密度, HOMO/LUMO, 能隙及Mulliken电荷分析一致表明, N-Cd共掺可提高ZnONT的场发射性能, N-Mg共掺反而抑制其电子发射.
    • 基金项目: 陕西省自然科学基础研究计划重点项目(批准号: 2011J2009)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-25
  • 修回日期:  2013-03-07
  • 刊出日期:  2013-06-05

N-M(Cd, Mg)共掺闭口氧化锌纳米管场发射第一性原理研究

  • 1. 西安建筑科技大学材料与矿资学院, 西安 710055;
  • 2. 西安建筑科技大学机电工程学院, 西安 710055;
  • 3. 西安交通大学材料科学与工程学院, 西安 710049
    基金项目: 

    陕西省自然科学基础研究计划重点项目(批准号: 2011J2009)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, 分别研究了N掺杂和N-M(Cd, Mg)共掺(9, 0)型闭口氧化锌纳米管(ZnONT)的几何结构和场发射性能.结果表明: N原子能够提高体系帽端结构的稳定性; 随外加电场增强, 体系的态密度向低能方向移动, 最高占据分子轨道(HOMO)-最低未占据分子轨道(LUMO)能隙及有效功函数变小, 电荷向帽端聚集程度愈高. 体系态密度/局域态密度, HOMO/LUMO, 能隙及Mulliken电荷分析一致表明, N-Cd共掺可提高ZnONT的场发射性能, N-Mg共掺反而抑制其电子发射.

English Abstract

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