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《信阳师范学院》 2016年
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形变对准一维碳纳米材料中激子效应的影响

刘俊琳  
【摘要】:纳米材料被誉为21世纪的新材料,而其中的准一维碳纳米材料,例如碳纳米管和石墨烯纳米带,由于它们具有很多奇特的性质和广阔的应用前景,引起了人们的广泛关注。这些准一维碳纳米材料的研究热点之一是它们的光学性质,然而,在以前有关的研究工作中都没有超出单电子近似的图像,但近几年的理论和实验工作都表明,激子效应会在很大程度上改变这些准一维结构材料的光学响应。目前已经有理论工作对其中的激子效应进行研究,但是形变对其激子效应的影响考虑的比较少。因此,我们在研究准一·维碳纳米材料中的光学性质时,在计算中考虑了形变带来的影响。在本文中,我们利用非正交基紧束缚模型,在考虑了电子之间的长程库仑相互作用后,系统研究轴向拉伸形变对armchair边石墨烯纳米带和zigzag碳纳米管中激子的激发能、束缚能以及激子波函数的影响。本文安排如下:在第一章中,我们首先介绍一下碳纳米管和石墨烯纳米带研究的背景和历史,以及它们的几何结构和电子能带结构。在第二章中,我们首先介绍了非正交基紧束缚模型,这是因为它常被用于计算碳材料的电子能带结构和光学性质。然后我们介绍准一维碳纳米材料中的激子效应;最后介绍在紧束缚模型下计算激子效应的方法。在第三章中,我们利用非正交基紧束缚模型,研究了轴向拉伸形变的情况下带宽分别为8,9,10的armchair边石墨烯纳米带的激子效应。在轴向拉伸形变的情况下,激发能和激子束缚能的变化取决于带类型,对于带宽为8的armchair边石墨烯纳米带,激发能和激子束缚能随着形变的增加而减小,而对于带宽为9的armchair边石墨烯纳米带相反,对于带宽为10的armchair边石墨烯纳米带而言,激发能先增加后减小,这些结果可以通过轴向拉伸形变下,armchair边石墨烯纳米带的电子能带带隙变化理解。在第四章中,我们同样是利用非正交基紧束缚模型进行计算,研究了轴向拉伸形变对zigzag碳纳米管中激子效应的影响。研究结果发现,碳管中激子的激发能随形变的关系强烈的依赖于碳管的种类,激发能与形变基本上成线性关系。而激子的束缚能随形变的变化关系只与碳管的种类有关。在第五章中,我们对本文工作进行了总结。
【学位授予单位】:信阳师范学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB383.1

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