碳雜化磁性納米材料的理論設(shè)計(jì)與性能調(diào)控.pdf

1、納米材料即幾何尺寸介于1nm-100nm之間，尺寸效應(yīng)和大的表面效應(yīng)使材料具有某些特性的新材料，并在物理、化學(xué)及材料科學(xué)方面的研究取得了非常大的進(jìn)展。納米材料的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，包括磁性、半導(dǎo)體、催化等各方面。磁性納米材料與磁性有關(guān)的特征量是納米量級(jí)，因此它與一般的磁性材料有很大的不同。碳納米材料是目前各研究領(lǐng)域非常熱門的材料之一，而基于碳雜化的磁性納米材料也引起科學(xué)家們的廣泛關(guān)注，合理的設(shè)計(jì)出新穎的磁性納米材料，并應(yīng)用于自旋電子器件方

2、面一直是科研人員經(jīng)久不衰的課題。
　　對(duì)于納米材料的研究，目前已經(jīng)涌現(xiàn)出各種各樣的方法，包括實(shí)驗(yàn)上、理論上及計(jì)算模擬上，其中第一性原理計(jì)算已成為不可缺少的研究工具。在本論文中，我們主要利用第一性原理計(jì)算的方法，在碳雜化的二維納米材料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出新穎的磁性納米材料，并對(duì)其電子和磁性性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)的分析和探究。
　　第一章介紹了密度泛函理論的主要內(nèi)容。首先簡(jiǎn)單介紹了幾個(gè)近似方法，包括Hartree-Fock近似以及Thomas

3、-Fermi-Dirac近似。然后介紹了Kohn-Sham方程以及交換相關(guān)能量泛函。最后我們還介紹了目前幾個(gè)常用的計(jì)算軟件包。
　　第二章首先簡(jiǎn)單介紹了類石墨的氮化碳（g-C3N4）單層材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性質(zhì)及其主要應(yīng)用，然后根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分別用3d過渡金屬元素（從Sc到Zn）和非金屬元素(B、C、N)加以修飾，形成新的納米磁性材料和B-C-N三元雜化材料，并用第一性原理計(jì)算的方法對(duì)這些體系的電子和磁性性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)的探究與討論。