一、一维单原子链空位的一种新统计方法（论文文献综述）
邵钶[1]（2021）在《低维碳纳米材料热输运特性的分子动力学模拟研究》文中研究表明5G时代即将来临,电子设备趋于高功率密度和高集成度,散热将成为影响电子设备高效率和寿命的核心问题。同时,在我国节能减排的背景下,热电转换技术有望为提高能源的利用率和缓解环境污染问题提供一种综合协调的方案。然而,现有热电材料仍存在热电转换性能不足的问题。低维碳纳米材料,包括碳纳米管、石墨烯和石墨炔等具有优异的物理化学性质,可应用于热管理及热电转换领域。因此,研究低维碳纳米材料的热输运特性不仅有助于解决电子器件的散热问题,还可为热电材料的性能调控及优化提供理论指导。本文采用分子动力学模拟的方法,深入地研究了低维碳纳米材料（单壁碳纳米管、石墨烯和石墨炔）的热输运特性,重点探讨了尺寸、缺陷类型和缺陷位置等结构参数对热导率的影响,揭示并分析了声子热输运调控机理。本文主要研究工作如下:（1）针对单壁碳纳米管,研究了管长和氮掺杂对其热输运特性的影响规律。结果表明:单壁碳纳米管的热导率随管长增加呈线性升高,但升高速率逐渐减缓;通过模拟计算得到单壁碳纳米管热导率可达1377W/（m·K）;随着氮掺杂缺陷浓度的增加,热导率先急剧下降然后逐渐趋于稳定。模拟结果表明,单壁碳纳米管具有较高的热导率,将有助于电子器件的散热问题的解决,具有一定的应用潜力。（2）针对石墨烯纳米带,研究了尺寸、温度、缺陷浓度及缺陷种类对其热输运特性的影响,分析了声子热输运调控机理。研究发现,石墨烯纳米带的热导率与尺寸（长度和宽度）呈近似线性关系,并随温度的升高而下降,温度对声子热输运的调控在掺杂缺陷石墨烯纳米带中更明显。400K时,空位缺陷对热导率影响最大;随着温度上升,掺杂缺陷的影响逐渐加强并超过空位缺陷。通过倒数拟合法得到石墨烯热导率高达4078W/（m·K）,表明石墨烯在电子设备冷却领域具有巨大应用潜力,未来有望解决高功率电子设备的散热问题。（3）鉴于石墨炔具有良好的半导体性质,对石墨炔纳米带的热输运性质进行了全面深入地研究,重点探讨了尺寸、不同缺陷类型（包括空位和氮掺杂缺陷）及缺陷位置、排列方式等对声子热输运的影响规律。结果表明,石墨炔纳米带的热导率对尺寸的依赖程度远弱于石墨烯纳米带;通过倒数拟合法得到石墨炔的热导率为24W/（m·K）;缺陷类型及缺陷的位置（水平方向和垂直方向、苯环与乙炔链）和排列方式均能有效地调控石墨炔纳米带的声子热输运性能。在低维碳纳米材料中,石墨炔具有较低的晶格热导率,使之有望成为一种性能优异的热电材料。
彭泽安[2]（2021）在《受驱量子系统辐射特性的量子滤波调控》文中提出随着如今高分辨率光谱分析技术的不断发展,对光场在频域上的操控已经深入到少光子和多光子水平,并已被广泛地应用到量子信息技术、原子分子瞬态动力学探测、以及非经典光源的设计等诸多领域中。其中,对量子辐射源在强激光场驱动下辐射特性的频谱操控和应用已逐步发展成光谱学领域的一个新兴分支——Mollow光谱学（Mollow spectroscopy）。其核心思想便是对以二能级辐射源的Mollow谱为代表的共振荧光实施频率滤波以获取目标频率荧光光子的统计特性,并利用输出的滤波光子对目标量子系统的内态信息进行精密探测。尤其是近年来,随着纳米材料技术的发展,量子点作为具有宽激发谱和窄发射谱等优势的人造原子已经为Mollow光谱学奠定了坚实的实验基础。相比于二能级系统的Mollow谱,三能级系统的共振荧光因其更丰富的频域多样性能否对光子统计性质的操控提供更多的优越性呢?为此,我们首先研究了对单个∧型三能级原子的共振荧光进行频率滤波所产生的频域-时域光子统计特性及其对时序量子干涉效应的依赖关系。作为这项工作的主要结果,我们发现,分别由不同的电偶极跃迁产生的两个高频（或低频）边带光子的时域统计特性强烈依赖于探测顺序;而对于给定的探测顺序,仅需调控驱动激光场的频率就可使得该双模光场的时域统计性质在聚束和反聚束效应之间转换。我们揭示了其物理机制在于该双模光子同时以不同的缀饰态跃迁振幅参与到一对具有相反辐射时序的级联跃迁通道中,使其以高度的时域非对称性建立时序量子干涉效应。通过比较发现,三能级系统的这一特性在被广泛研究的二能级系统和最新研究的四能级量子点中并不具备,从而为共振荧光的频域-时域量子操控提供了新的可能性。除了利用光子统计特性,人们最近提出了从波粒二象性的角度来表征和判定光场的非经典特性,并提出了“波粒量子关联”的概念和实验探测方案。鉴于这一概念在当前仅适用于双光子过程和高斯态光场,我们通过引入“多重波粒量子关联”的概念从波粒二象性的角度研究了对Mollow共振荧光进行频率操控而产生的多光子非经典性和非高斯性,并提出了多种实验测量方案。我们发现,相比于对光场非经典性的传统判定方法,我们提出的基于多重波粒量子关联的新判据能够判定出Mollow三光子辐射在较广泛的系统参数区域内呈现出的非经典特性。同时,我们还将多重波粒量子关联推广为含时情形,发现Mollow三光子态的时域波粒量子关联与其非高斯性密切相关,并从正向演化和逆向演化两种条件量子动力学角度揭示了这一关系。这些结果将有可能为Mollow多光子物理和过去-未来量子关联提供新的视角。在Mollow光谱学中,鉴于产生于Mollow谱的中心峰带和边带之间正中心频率处的光子因其超聚束效应而在量子精密探测中最具应用前景,我们在双原子辐射系统中通过建立频域-空间联合分辨研究了 Mollow超聚束效应的空间定向性及其在双原子系统精密探测中的应用。在我们设计的双原子辐射系统中,其中一个二能级原子作为主要辐射源被一束强激光场驱动而产生Mollow共振荧光,另一个辅助二能级原子仅靠真空辐射场诱导的电偶极-偶极相互作用和集合自发衰变与前者发生耦合,从而对前者的Mollow光子进行调控。我们发现,通过滤波产生的超聚束效应能够作为双原子间距微弱变化的灵敏量子响应,并且双原子间建立的原子相干性不仅能进一步增强这种超聚束效应,还使其具有明显的空间定向性,从而使得该双原子辐射系统可作为一种最简单的量子天线应用到Mollow光谱学中。我们进一步设计了由三个原子构成的二维量子天线并研究了其集合共振荧光的空间定向频谱非经典特性。在该三原子天线中,两个全同的二能级原子作为主要辐射源被一束强激光场驱动从而辐射双原子集合Mollow共振荧光,同时被另一个辅助二能级原子通过真空辐射场调控。根据三原子的集合辐射模式与其他不同频率Mollow光子的频率组合,我们分别选择了基于强度-强度关联、波粒量子关联、以及双模纠缠的非经典判据,并发现由频率操控而产生的非经典信号均能呈现显着的空间定向性。我们揭示了由多原子之间的集合辐射动力学所建立的原子相干效应是制备光场的空间定向非经典特性的关键因素,其相关结果为研究和应用与空间方向有关的Mollow光谱学提供了可能。最后,我们对所做的工作进行了总结和展望。
刘小峰[3]（2021）在《新型二维功能材料的理论设计与研究》文中研究指明随着石墨烯的问世,对二维材料性质与应用的研究开辟了凝聚态物理一个新的方向。平滑的表面结构、可调的带隙范围、较大的比表面积以及成熟的合成工艺等优异特点,使得二维材料在功能器件应用方面（电子器件、催化等领域）表现出巨大的应用潜力。并且基于二维材料的异质结结构开创的新范例极大地丰富了二维材料的研究与应用。随着计算机科学的发展,第一性原理计算在二维材料性质模拟,与功能性设计方面发挥着重要的作用,极大降低材料的研发难度与周期,能够为实验制备和材料合成提供理论依据与指导。本文主要内容是通过第一性原理计算研究一些新型二维材料及异质结的电子性质,并设计具有特定磁学性质的二维材料,同时也探讨了不同相二氧化钛与水分子界面的电子结构。本文包含以下几章内容:第一章我们首先对二维材料做一个简介并简述量子化学的基础知识,然后介绍密度泛函理论的发展历程,包括密度泛函理论的基本框架、定理、以及所使用的泛函与基组。最后介绍一下我们在进行材料计算模拟中所使用的相关计算软件包。第二章我们利用第一性原理计算设计一种新型的具有超高电导的一维电子化合物:单层Ca4N2。对其电子、输运、机械性质以及保护措施研究发现:阴离子电子能够局域在上下表面钙原子形成的一维沟槽中形成一维阴离子电子链阵列;Ca4N2具有较高载流子的浓度（1.14 ×1015cm-2）和费米速度（0.46 × 106 m·s-1）;室温下的载流子迁移率高达215 cm2·V-1·S-1,高于最好的导电金属铜和银,温度降至2K时,载流子的迁移率提高到106 cm2·V-1·s-1,电导提高到966 S,是目前报道的材料中最高的;单层Ca4N2又具有较小的杨氏模量和较大的泊松比,可用于柔性电子器件;表面的阴离子电子可用石墨烷覆盖进行保护,免受分子的侵害;具有类似几何结构单层Sr4N2同样是一种一维阴离子电子化合物,并且表现出和Ca4N2类似的电子结构。基于一维阴离子电子链可以存在二维材料的表面,并表现出优异的输运性质,我们提出一种更加简单可控的方法来获得一维电子化合物。金刚石的（100）面会发生一个1×2的重构,形成C（100）-1×2表面。表面的两个碳原子重构形成二聚体,沿着垂直二聚体成键的方向,表面会形成一个一维沟槽。通过在沟槽处吸附碱金属钙原子,我们发现电子可以局域在钙原子链的正上方,并且表现出一维电子气的性质。第三章我们基于过渡金属硫化物的单层Janus结构（JTMDs）与石墨烯构成的范德华异质结设计高效的超薄光伏电池。并利用第一性原理计算以及非绝热分子动力学计算验证了该体系能实现光生载流子有效的分离和转移。单层JTMDs（MoSSe、MoSeTe）均是直接带隙半导体,在紫外可见光范围内具有良好的光学吸收性质。JTMDs存在固有偶极,与石墨烯形成G/JTMDs/G“三明治”异质结之后,光生电子或者空穴能够在非绝热或者绝热机制下,倾向于向电势低或者高的一侧石墨烯上转移,转移时间尺度为在100-200 fs。第四章我们利用具有固有磁矩的石墨烯量子点设计一系列具有特定磁学性质的二维磁性材料。三角锯齿型石墨烯量子点基态为铁磁态,磁矩主要局域在锯齿链边缘碳原子,三条边为铁磁耦合。量子点中的两个格点碳原子之间为反铁磁耦合。我们以小尺寸石墨烯量子点、磁性金属原子、或者共轭有机小分子为链接单元,将大尺寸的石墨烯量子点链接在一起构成具有特定磁学性质的二维磁性材料。链接单元与石墨烯量子点顶点处的碳原子之间通过反铁磁方式耦合,进而与边缘碳原子铁磁耦合。通过替换不同的链接单元,我们可以得到铁磁半导体,铁磁金属或者双极磁性半导体。在论文的附录部分我们通过第一性原理计算与实验结合的手段研究锐钛矿TiO2（001）面的几何结构,电子结构以及与水分子之间的相互作用,并从激发态层面初步探讨了金红石相TiO2（110）面与水分子之间的相互作用。我们发现锐钛矿（001）面是ADM和AOM混合的结构。利用第一性原理计算我们确定了实验测得的不同能带的归属并且发现水分子的吸附会改变不同位置氧原子之间的电荷转移,进而影响表面态的变化。其次通过含时密度泛函理论计算我们发现水分子会捕获金红石（110）面的光激发空穴,而不会捕获光激发电子,说明了水分子的光解的第一步可能是一个捕获光激发空穴的过程。
赵予顺[4]（2020）在《超强碳基纤维的跨尺度结构设计及其力学性质研究》文中进行了进一步梳理传统碳纤维的微观结构为多层石墨结构,这导致其理论最大强度存在一定的局限性,而近年来对高强纤维的需求正在飞速增长,传统的碳纤维很难满足未来工业、国防的需求,因此,为了突破传统碳纤维力学性能的天花板,本文利用分子动力学数值模拟方法以及分子结构力学理论多尺度探究了由具有超高理论强度的碳链以及碳纳米管构成的纤维结构的力学性能及其增强机理,并基于理论结果,采用实验方法制备了超强碳纳米管纤维。本文基于两种不同的碳链（Polyyne型和Cumulene型）分别构造了螺旋碳链纤维结构。通过分子动力学分析发现,纤维结构的力学性能与结构螺旋程度高度相关,且由于Cumulene型碳链受到拉伸时会发生相变转换成Polyyne型碳链,这一过程中,结构的强度大幅提升,其最大强度和杨氏模量高达1.77TPa和7.28 TPa,远高于目前自然界存在的任何材料。另一方面,结合分子结构力学,采用铁木辛柯梁模型,首次推导出了具有唯一解的铁木辛柯梁连续体模型泊松比方程,获得了碳-碳共价键连续体的杨氏模量、泊松比以及直径等参数。随后,结合螺旋碳链纤维的几何形态,构建出了碳链纤维的连续体模型。本文中的连续体模型不仅仅可用于碳链纤维结构力学性能的预测分析,也可用于分析其他螺旋结构的力学性能。本文采用全原子分子动力学模拟以及粗粒化分子动力学模拟方法,构造了双螺旋以及多级螺旋碳纳米管纤维结构,通过单轴拉伸模拟分析发现,碳纳米管螺旋纤维结构的力学性能不仅仅与结构自身的排列方式有关,还与相关的扭转方式和扭转程度有关,表明在实际应用当中,可以通过调控碳纳米管纤维结构的排布方式以及扭转参数来改变结构整体的力学性能进而满足不同的工程需求。此外,本文首次在纳米尺度下发现了平行双碳纳米管的自组装现象,并且发现了具有螺旋几何形态的碳纳米管纤维结构与基体之间具有超强的界面作用,表明螺旋纳米管纤维在复合材料领域具有很好的应用前景。目前实验室制备出的碳纳米管纤维多为随机分布的短纤维结构,因此,为了探究其力学性能及增强机理,本文构造了随机分布的碳纳米管纤维粗粒化模型,并采用粗粒化分子动力学数值模拟方法探究了其力学性能。结果表明,纤维内部碳纳米管间的纠缠能够有效提高纤维内部力的传递效率进而提升纤维整体的力学性能。而碳纳米管间的纠缠与碳纳米管自身的长度和弯曲程度以及纤维结构所受到的扭转以及压缩程度高度相关。另一方面,基于数值分析结果,采用化学气相沉积法制备了随机分布的碳纳米管纤维结构,并同样采取扭转和压缩操作,通过分析发现,碳纳米管纤维的拉伸强度随着扭转程度的增加而逐渐增加,除此之外,当对碳纳米管施加不同程度的压缩操作时,碳纳米管纤维的强度可进一步获得大幅提升,这与分子动力学模拟结果一致。值得一提的是,经过扭转和压缩操作的共同作用,获得了强度高达6.8 GPa的超强碳纳米管纤维。本文指出了随机分布碳纳米管纤维的力学增强机理,并分析了纤维结构在扭转和压缩操作下其力学性能的变化,为实验制备超强碳纳米管纤维提供了一定的理论指导。相比于碳纳米管自身优异的拉伸强度和杨氏模量,其15%-25%的延展性相对较弱。因此,为了改善碳纳米管这一不足,本文将传统的剪纸艺术与纳米尺度的碳纳米管结合,构造出了三种不同的碳纳米管裁剪多孔结构。通过分子动力学分析发现,碳纳米管裁剪多孔结构的力学性能与裁剪方式以及对应孔洞的几何参数高度相关,其延展性最高可达265%。该工作提出了一种全新的微纳米尺度下的结构设计方法,拓展了碳纳米管的应用范围。
刘中流[5]（2020）在《几种新型二维材料的构筑与物性》文中进行了进一步梳理在电子元件尺寸越发趋近其理论极限的今天,二维材料作为开发新一代电子学、光电子学、自旋电子学器件的重要载体,备受全世界研究者的关注。为了最大化二维材料的应用潜力,需要在二维体系中发掘出更多新的物性。而基于结构决定性质的原则,这就要求人们发现更多调控二维材料结构的手段。因此,如何在二维系统中构筑新的结构,就成为了一个值得研究的问题。本论文主要工作集中于对两种二维材料体系——石墨表面上的单层二硒化钒和Pt（111）—外延石墨烯间的硒插层的生长制备、结构构筑与物性研究。（1）新型二维材料单层二硒化钒的制备与物性研究。采用分子束外延（MBE）方法实现了单层二硒化钒（ML VSe2）在高定向热解石墨（HOPG）表面的生长制备。利用扫描隧道显微镜（STM）等手段对其原子结构进行了表征。进一步通过扫描隧道谱（STS）发现了ML VSe2电子态中被理论预言的磁性特征峰,并且发现ML VSe2的边缘处具有较低的功函数。此外,暴露大气实验的结果证实其具有良好的空气稳定性。这样一种高质量生长的ML VSe2,作为一种具有磁性和低边缘功函数且在大气下稳定的二维材料,在开发下一代低功耗、高效率的自旋电子器件和新的电催化剂等诸多方面具有潜在的应用前景。（2）单层二硒化钒的一维图案化及其对铂原子的分散吸附研究。通过退火向ML VSe2引入硒缺陷,从而使其自发形成有序的一维图案。该种一维图案结构可以通过重新引入硒原子可逆地转化回均匀的ML VSe2。利用STM测量结合理论计算揭示了该种一维图案化的ML VSe2的原子结构,并且探索了这种可逆结构转变的机理。此外,铂（Pt）原子在图案化VSe2的一维结构上可以实现分散吸附,而理论计算发现这样分散吸附的Pt原子对析氢反应（HER）的电催化活性与Pt单晶表面相当。这种一维图案的构筑不仅为二维材料的结构调控提供了一种有效途径,而且也丰富了图案化二维材料在催化领域的应用潜力。（3）Pt（111）表面与外延石墨烯间的单层硒原子插层研究。利用Pt（111）与外延石墨烯（Gr/Pt（111））界面所形成的限域条件,抑制Pt（111）的硒化,使得原本直接硒化形成的单层二硒化铂（Pt Se2）变为单层Se原子插层。通过对石墨烯岛样品进行硒化后的STM及扫描透射电子显微镜（STEM）测量发现,单层Pt Se2会被控制在裸露区域的Pt（111）表面上生长,而Se插层则在由Gr覆盖区域的下面形成。此外低能电子衍射（LEED）结合STM测量发现,石墨烯岛的取向对其下Se插层的形成没有显着影响。该研究利用这种Gr/Pt（111）界面的限域效应,为新型二维材料Pt Se2的可控制备和图案化提供了一种新的途径。（4）Pt（111）表面与外延石墨烯间的硒纳米线插层研究。通过控制Se的量到极低的覆盖度,在Gr/Pt（111）界面上产生了一种Se纳米线插层结构。利用STM揭示了这种纳米线插层的原子结构,发现该种纳米线结构具有较好的可塑性,可以通过STM针尖对其进行精确的结构操控。进一步的STS测量发现,这一纳米线结构对其上石墨烯的电子态结构有着显着的影响。通过这种纳米线插层,可以在不破坏石墨烯完整性的条件下调控其电子结构,这一结果无论对于构造研究新奇的物理体系还是扩展石墨烯的相关应用都有着重要意义。
朱心阳[6]（2020）在《1T-TaS2 Mott绝缘体-金属转变与SrAs3能带结构的STM研究》文中研究指明由于铜氧化合物高温超导体的发现,强关联物理的研究得到了极大的推动,尤其是本征和掺杂的Mott绝缘体。过渡金属硫族化合物1T-TaS2在低温下表现为Mott绝缘体的基态以及电荷密度波（Charge Density Wave,CDW）现象。通过加热、化学掺杂、超快激光、电流激励、脉冲电压等多种方式可以使Mott绝缘相的1T-TaS2发生金属化相变。人们普遍认为1T-TaS2的金属化伴随着CDW长程序的破坏,即CDW长程有序被抑制产生畴界,金属态与此同时产生,并出现在畴界当中。然而,由于Mott绝缘体与CDW态之间存在着复杂的相关性,1T-TaS2中Mott绝缘体-金属转变的机制仍然难以捉摸。对于Mott能隙的坍塌是否必然与CDW长程序的抑制有关,至今仍然存在争议。在本论文中,我们利用表面蒸镀碱金属的方法对1T-TaS2进行掺杂,并使其发生金属化转变。还通过加热的方法使样品发生金属化转变。通过扫描隧道显微镜（STM）与扫描隧道谱（STS）直接表征了金属化前后CDW和表面电子态的演化规律,并利用团簇微扰理论（Cluster Perturbation Theory,CPT）构建了1T-Ta S2在表面碱金属掺杂下发生金属化的理论模型。本论文的主要工作和得到的结果如下:1、通过STM和STS,研究了1T-TaS2升温过程中的Mott绝缘体-金属转变。STM图像的傅里叶变换图中,CDW周期点附近出现卫星点所对应的温度要高于d/d(1谱中零偏压电导的突变的温度以及上Hubbard的谱权重消失的温度。我们发现样品发生近公度CDW（Nearly Commensurate CDW,NCCDW）相变的温度高于样品发生金属化的温度。2、在低温（4.2 K）下,通过表面蒸镀碱金属的方法对1T-TaS2的表面进行了电子掺杂,并利用STM表征了从Mott绝缘体到金属转变过程中电子态的演化。我们发现金属化过程并不会破坏CDW的长程有序,而是与Mott能隙中出现的附加激发态有关。与常规的电子掺杂Mott绝缘体不同,附加激发态位于LHB的顶部附近。结合数值计算,我们认为LHB附近的附加激发态主要是由于所吸附的碱金属有效地降低了该位置上的库伦相互作用能。我们还利用扫描隧道显微镜对拓扑节线半金属（Topological nodal line semimetal,TNLSM）材料SrAs3进行了表征。TNLSM可以视为其他拓扑材料的母体材料,通过破坏时间或空间反演对称性、引入质量项可以使其转变成Dirac半金属、Weyl半金属和拓扑绝缘体,所以对拓扑节线半金属的研究就显得尤为重要。SrAs3作为一种拓扑节线半金属已经在实验中被验证。但是到目前为止,对这种材料的能带结构仍然缺乏充分了解。了解这种材料的能带结构,有助于理解它们奇异的物理现象。我们通过利用准粒子干涉（Quasi-Particle Interference,QPI）技术和基于密度泛函理论（Density Functional Theory）的第一性原理计算,证明了SrAs3具有一个奇特的能带结构,价带是二维的,而导带是三维的。SrAs3的这种能带结构有望通过调整费米能级的位置来实现其输运性质等发生二维-三维性质的转变。
董赟[7]（2020）在《二维材料及半导体摩擦界面的耗能机理研究》文中认为摩擦几乎存在于所有的机械设备中,摩擦造成的机器零部件的磨损是机械设备失效的主要形式。据估计,全球约1/5的总能源因摩擦而损耗,约80%的机械零部件失效由摩擦磨损造成。然而,摩擦耗能的时空响应动力学过程仍不清晰。因此,为了工业化经济的发展,从根本上揭示摩擦机理进而控制摩擦耗能已经成为亟待解决的课题。本文基于分子动力学、晶格动力学和量子力学等理论,结合原子力显微镜和拉曼光谱仪等实验仪器,对石墨烯、二硫化钼和二硫化钨等二维材料以及硅、锗和金刚石等半导体材料接触界面的摩擦行为进行探索。具体如下:建立了基底弹性变形能和热激发效应的耦合作用对摩擦力贡献的摩擦系统。该系统可通过改变弹簧床支撑刚度表征基底石墨烯的层数。研究发现,基底弹性变形能和摩擦力均随刚度的增大呈指数下降;摩擦过程中滑移长度的减小改变了能量耗散率,导致摩擦力随温度的增加呈非单调变化。因此,摩擦力是由法向弹性变形能和界面褶皱势相竞争,以及热激发效应和滑移长度变化相竞争共同作用的结果,该研究将拓宽Prandtl–Tomlinson摩擦模型的应用范围。基于纳米摩擦耗能理论,建立了公度接触下支撑刚度梯度变化的石墨烯层间摩擦模型,分析了支撑刚度梯度变化时探针各接触区对摩擦耗能的贡献。软边界区始终贡献驱动力;硬边界区贡献的摩擦力最大,且随着支撑刚度的增大,硬边界区对总摩擦的贡献比越高。各接触区的摩擦力是探针和基底之间的褶皱势和接触区产生的法向变形差两部分的共同作用。前者是公度接触下阻碍滑移的界面势垒和刚度梯度方向上不同刚度支撑原子热振动引起的势梯度;后者是接触边界过渡区两侧原子的非对称变形和自由度约束突变引起的非平衡边界势垒相耦合的结果。计算了两接触石墨烯薄膜的界面原子力,定量阐释了从公度接触到非公度接触的摩擦演化进程。界面原子力分布呈现出摩尔纹,接触应力形成的摩尔纹反映两石墨烯层间的接触质量,而剪切应力形成的摩尔纹与摩擦力紧密相关。在公度和非公度接触状态,原子摩擦力均有一部分为正,另一部分为负,但相较于公度接触,在非公度接触时正原子摩擦力和负原子摩擦力的分布关于零点更对称,从而造成超低的有效摩擦合力。基于接触界面的声子态密度,建立了单/双层石墨烯的摩擦声子耗散模型。在摩擦过程中,更厚的层数、更快的滑动速度和更大的法向载荷等影响因素下都会引起声子态密度的蓝移,同时这些影响因素也会引起摩擦力的增大。结合极化态密度法进一步发现,随着石墨烯层数的增加,法向弯曲声学（ZA）模式向高频偏移;滑动速度越快,面内声学（LA和TA）模式增加的越多;而在更大的法向载荷下滑移会同时使LA,TA和ZA的模式数增多。更高的法向载荷和更厚的层数下,摩擦过程会使石墨烯晶格产生更大的形变,进而导致面内热导率增加,并最终提高了摩擦耗能效率。面内热导率的增加是较高摩擦力时接触界面温度反而较低的直接原因。探究了石墨烯层间不同公度性接触状态下声子输运对摩擦耗能的影响。当摩擦界面公度或接近公度接触时,石墨烯层间的相对滑动使界面的声子谱发生蓝移;而当界面非公度接触时,界面声子谱几乎不随滑动速度变化。公度接触时产生摩擦耗能的原因是在相对滑动界面激发出了大量的LA和TA模式,这些新激发模式是摩擦能量的有效耗散通道,而在非公度接触时,激发出的新声学声子模式极少。而且,即使在公度接触状态,当探针和基底受到相同的双轴应变时也能调控摩擦耗能通道。最后,量化了被激发的各声学模式对摩擦力的贡献,为通过激励频率调控摩擦耗能提供理论指导。提出了一种通过修饰接触材料的原子质量来控制界面声子谱的匹配度,进而调控摩擦力和界面热导的方法。德拜理论和分子动力学模拟均表明,声子谱的截止频率随原子质量的增大而减小。基于此,利用界面声子谱的耦合强度阐明了摩擦力和界面热导随接触表面原子质量呈非单调变化的内在机理。研究发现,当两接触表面原子质量接近时,界面声子模式重叠面积增大,相当于增加了声子在界面的输运通道,进而增强了声子穿越界面的能力,最终导致摩擦耗能和界面热导均增大。利用化学气相沉积法在二氧化硅基底上制备出二硫化钼和二硫化钨面内异质结实验样品,并就该异质结的摩擦磨损特性对法向载荷、滑动速度以及加载方式等工况参数的依赖关系进行探索。结果表明,二硫化钨和二硫化钼的摩擦系数均低于二氧化硅基底的摩擦系数,且二硫化钨的摩擦系数最低;探针和两种材料样品及基底表面都存在较强的粘附力,界面粘附强度均不随法向载荷的增大发生明显的变化。二硫化钼和二硫化钨的摩擦力基本都随滑动速度的增大呈指数增加,但摩擦力曲线出现了许多凸峰,说明摩擦力随速度指数增大的规律并不严格。最后发现当法向载荷超过临界值时,二硫化钼表面产生了较明显的磨损而剥离基底。本文的研究结果将为实现摩擦耗能的主动控制提供新的技术路线。
赵亮[8]（2020）在《电子束辐照下金属原子与石墨烯的相互作用 ——分子锚，单原子催化及2D单原子层厚纳米带》文中提出石墨烯是一种由sp2杂化碳原子连接形成的超薄二维晶体材料,因其独特的物理和化学性能,有望在电化学储能、柔性电子器件、光通信、未来半导体器件等领域得到广泛应用。对石墨烯来说,微观结构是决定其独特物理、化学特性的重要因素之一,表现在细微的结构变化都会带来重大的性能改变。因此,发展调控石墨烯微观结构的新方法,不断地深化认识石墨烯结构-性能的本征联系,这对于拓展石墨烯的应用具有深远的研究意义。原位电子束辐照是一种可以在原子尺度上对纳米材料进行可控生长与加工的技术,同时可以记录材料在电子束下的动态结构演变,这为解析其生长规律和揭示结构-性能的本征联系提供了最直观的实验依据。本论文以透射电子显微镜中的高能电子束作为工具,研究了金属原子与石墨烯的相互作用,如金属原子如何催化生长石墨烯,桥连不同sp2碳纳米材料构筑异质结构,以及诱导生长出新型的二维金属单原子膜,并对相关的变化机制进行了解析。主要研究内容如下:1.研究了铬原子在石墨烯晶格中形成的掺杂缺陷及稳定性。采用热裂解乙酰丙酮铬的方法制备了铬原子修饰的石墨烯,利用原位电镜对铬原子在石墨烯晶格内形成的不同配位构型的掺杂缺陷结构进行了分析。结合实验和第一性原理计算研究了80 keV电子束辐照下,铬原子掺杂缺陷的稳定性。铬原子与碳原子间的结合能很强,这使它很难通过互换位置的方式在石墨烯晶格内发生移动,具有很好的稳定性。2.研究了在电子束驱动下,铬原子催化生长石墨烯的动态过程。当80 keV电子束辐照吸附在石墨烯边缘的铬原子时,铬原子在移动的同时催化生长出具有锯齿形边缘的石墨烯;铬原子还可以利用碳纳米管中的碳原子,将石墨烯的纳米孔修复了。这些表明铬原子具有催化生长sp2碳纳米材料的能力。结合分子动力学模拟计算,研究了铁原子和铬原子在石墨烯边缘的单原子催化反应机制的差异,分析了导致二者催化活性差异的内在原因。3.研究了在电子束和铬原子的共同作用下,sp2纳米结构间发生相互转变的动态过程。铬原子作为一种分子锚,将石墨烯、碳纳米管、富勒烯等不同sp2碳纳米结构相连接,构筑成新的同素异质纳米结构。此外,在电子束辐照和铬原子地共同作用下,可以驱使碳纳米管通过不断地收缩闭合转变成富勒烯C260。结合实验和密度泛函数计算分析了诱导动态结构转变的关键因素。4.研究了在电子束辐照诱导下,一个悬浮在石墨烯边缘的二维金纳米带形成的动态过程。形成的二维金纳米带具有六方密堆积的晶体结构,晶格常数为2.71±0.01 A,比较TEM图像模拟和实验结果证实了这是一个由金原子组成的,且仅有一个原子厚的二维纳米带。二维金纳米带在80 kV的电子束下表现出具有极佳的稳定性,经过5分钟的辐照后依然能够保持结构完整,最后结合已报道的理论研究和对金原子与石墨烯边缘界面结构对金纳米带的稳定性进行了分析。
安焕[9]（2020）在《石墨炔基新型功能分子器件电输运特性的理论研究》文中指出随着科技的迅猛发展,电子元器件朝着尺寸更小、集成度更高、能耗更低、运行更稳定以及智能化程度更高的方向发展。但是,元器件尺寸的减小会导致明显的量子效应以及热耗散问题。分子器件由于避免了量子效应的限制,成为电子器件发展的新方向。本文选择石墨炔纳米带作为电极,一维碳原子链或石墨炔链为中心散射区,设计构建了新型石墨炔基分子器件,并采用非平衡格林函数和密度泛函紧束缚理论相结合的方法,研究了所构建器件的电输运特性,为石墨炔在分子器件中的应用提供了有益的理论指导。论文主要研究工作和结论如下:（1）研究了碳链与石墨炔电极在不同连接方式下的电输运特性。研究结果表明:碳原子链的长度和链条个数可以很好地调制器件的电子传输性能。随着链条长度的增加,器件的电导表现出奇偶效应,即相同偏压下,奇数碳原子长度碳链器件的电流大于偶数碳原子长度碳链器件;单根碳原子链连接的石墨炔基分子器件呈现出良好的欧姆接触特性、负微分电阻现象和双向隧道二极管效应;双根碳原子链连接的石墨炔基分子器件具有显着的稳流特性。此外,通过模拟计算器件的总态密度、局域态密度、分子轨道的投影自洽哈密顿量、静电势分布,从电子结构角度给出了器件具有上述丰富物理效应的微观机制。（2）研究了石墨炔链与石墨炔电极在不同连接方式下的电输运特性,探讨了氮原子取代对炔链分子器件电输运性质的影响。研究结果表明:炔链的对称性、长短、条数、氮原子取代位置对器件的电输运特性起着关键作用。无掺杂时,非对称炔链石墨炔基分子器件的电输运特性优于对称炔链;炔链越短,器件的导电性越好;并且NDR现象是受炔链分子的构型调制的,非对称的单根短炔链分子有着更加明显的NDR效应。氮原子掺杂后,氮原子取代六元环上的碳原子有利于电子在两极间传输,且链越长越有利于电子的传输;氮原子取代电极连接处的碳原子对电子的传输有抑制作用,且链越短电流越大。旋转炔链分子使得器件产生了开关效应,其中将炔链沿着垂直于电子传输的方向旋转90°后,器件呈现“关”态,这表明其在分子开关领域中的潜在应用。此外,所构建的单石墨炔链-石墨炔电极分子器件呈现出良好的欧姆接触特性和双向负微分电阻效应,双根炔链连接的石墨炔基分子器件具有显着的稳流特性。研究结果可为下一代分子器件的设计提供很好的借鉴。
杨晓霞[10]（2020）在《热力学稳定的二维碳结构的筛选与设计》文中提出二维材料是厚度仅为单层或多层原子的晶体材料。在这种材料中,电子可以自由地在二维平面中移动,而在第三方向上的运动受限制。二维材料首次发现于2004年,Manchester大学的Geim小组成功分离单原子层厚度的石墨材料——石墨烯（graphene）。自发现石墨烯以来,二维层状碳材料就一直是材料研究的核心焦点。除石墨烯外,研究者们还陆续研发了几种类石墨烯的同素异形体;迄今为止,其中有几种已经能够在实验中合成,部分已用于光伏,半导体,电极和生物监测等应用中。因此,对碳的二维同素异形体的搜索与研发具有非常积极的工业意义与物理意义。但目前尚缺乏对新型的二维碳材料理论性的系统探索。本论文在“材料基因组”的框架下,对二维碳的同素异形体整个构型空间进行理论性、系统性地探索,寻找热力学稳定的二维碳材料,并丰富相关的计算材料数据库。新材料结构预测的传统方法或基于数据库的数据挖掘,或基于全局优化,而这些方法都有其各自的局限性。本文使用了一种新方法—空间采样方法,评估理论提出的平面碳同素异形体实验实现的可能性。同素异形体在构型空间中的出现频率（frequency of occurrence）可衡量其在实验中的可实现性;出现频率可以通过构型空间的采样实现,其物理含义是势能面局部最小值对应的吸引盆的大小。本论文以二维碳同素异形体（即类石墨烯结构）为研究对象,其发生频率由三个步骤确定:首先,使用基于拓扑几何的晶体结构生成器生成6840个随机平面二维碳结构;然后,使用密度泛函理论计算对这些结构进行结构优化;最后,通过合并相同的结构,找到了1662个结构不等价的同素异形体,并得到出现频率高的同素异形体。通过绘制出现频率与总能量的关系图,提出了两个尚未合成的同素异形体,即T-graphene和OP graphene-Z。根据最近提出的可合成性标准,将其形成焓与2D非晶石墨烯的形成焓进行比较,发现OPG-Z具有更高的合成可能性。此外,还分析了出现频率与几何结构之间的关系,显示出对平面碳密度和平均碳-碳键长的强烈依赖性,但对空间群和平均配位数的依赖性很小。通过将这些平面结构特征与单原子结构采样的结果进行比较,我们表明,在探索高维结构空间时,在低维结构空间中找到的规则可能会提供一些指导。我们的结果为二维类石墨烯同素异形体的合成提供了一些启示。
二、一维单原子链空位的一种新统计方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一维单原子链空位的一种新统计方法（论文提纲范文）
（1）低维碳纳米材料热输运特性的分子动力学模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 碳纳米管、石墨烯和石墨炔简介 |
| 1.2.2 碳纳米管和石墨烯的热导率实验研究现状 |
| 1.2.3 低维碳纳米材料热输运特性分子动力学模拟研究进展 |
| 1.3 本文主要工作内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要工作内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 分子动力学基本原理与方法 |
| 2.1 分子动力学的模拟流程 |
| 2.1.1 设定初始条件 |
| 2.1.2 边界条件 |
| 2.1.3 系综 |
| 2.1.4 常用势函数 |
| 2.1.5 数值积分算法 |
| 2.2 热导率的分子动力学计算 |
| 2.2.1 非平衡态模拟 |
| 2.2.2 平衡态模拟 |
| 2.3 LAMMPS简介 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 单壁碳纳米管热输运性质的分子动力学模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型和方法 |
| 3.2.1 计算模型 |
| 3.2.2 模拟方法 |
| 3.3 计算结果与讨论 |
| 3.3.1 管长对热导率的影响 |
| 3.3.2 氮掺杂缺陷对热导率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 石墨烯纳米带热输运性质的分子动力学模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型和方法 |
| 4.2.1 计算模型 |
| 4.2.2 模拟方法 |
| 4.3 计算结果与讨论 |
| 4.3.1 长度对热导率的影响 |
| 4.3.2 宽度对热导率的影响 |
| 4.3.3 缺陷浓度和温度对热导率的影响 |
| 4.3.4 缺陷种类对热导率的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 石墨炔纳米带热输运性质的分子动力学模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型和方法 |
| 5.2.1 计算模型 |
| 5.2.2 模拟方法 |
| 5.3 计算结果与讨论 |
| 5.3.1 几何尺寸对热导率的影响 |
| 5.3.2 空位缺陷位置对热导率的影响 |
| 5.3.3 氮掺杂缺陷对热导率的影响 |
| 5.3.4 缺陷排列方式对热导率的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者及导师简介 |
（2）受驱量子系统辐射特性的量子滤波调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景概述 |
| 1.2 光子关联的频谱滤波 |
| 1.2.1 滤波光子关联的研究进展 |
| 1.2.2 滤波光子关联的理论描述 |
| 1.3 光场的非经典性 |
| 1.3.1 多光子物理的研究进展 |
| 1.3.2 光场的波粒关联与非经典性 |
| 1.3.3 光场非经典性的一般形式 |
| 1.4 过去量子态 |
| 1.4.1 过去量子态的相关理论 |
| 1.4.2 过去量子态的研究进展 |
| 1.5 多原子阵列与量子天线 |
| 1.5.1 量子天线的空间定向辐射 |
| 1.5.2 超辐射与亚辐射 |
| 1.6 本文的主要工作 |
| 第二章 基于时序操控滤波共振荧光的光子统计特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统的描述 |
| 2.3 频率-时间分辨的双光子关联特性 |
| 2.3.1 条件量子态与时序 |
| 2.3.2 过去量子态与联合探测 |
| 2.4 基于时序操控光子统计 |
| 2.4.1 双光子共振的级联辐射 |
| 2.4.2 双光子非共振的级联辐射 |
| 2.4.3 缀饰三能级原子与四能级量子点的比较 |
| 2.5 窄带滤波 |
| 2.6 本章小结 |
| 2.7 附录 |
| 第三章 滤波强关联三光子辐射的多重波粒量子关联 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Mollow共振荧光的强关联三光子辐射 |
| 3.2.1 哈密顿量和主方程 |
| 3.2.2 利用滤波产生强关联三光子辐射 |
| 3.3 强关联三光子辐射的非经典性 |
| 3.3.1 多重波粒关联与双光子强度关联 |
| 3.3.2 多重波粒关联与三光子强度关联 |
| 3.4 多重波粒量子关联的时域特性 |
| 3.4.1 强度-双重振幅双时关联 |
| 3.4.2 强度-振幅-振幅三时关联 |
| 3.4.3 与三光子强度关联函数的比较与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 3.6 附录 |
| 3.6.1 稳态概率幅的解析表达式 |
| 3.6.2 条件量子态和过去量子态 |
| 第四章 双原子量子天线滤波共振荧光的定向超聚束效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双原子量子滤波系统 |
| 4.3 超聚束共振荧光的条件探测 |
| 4.4 超聚束共振荧光的应用 |
| 4.4.1 单原子极限 |
| 4.4.2 利用双原子相干效应增强超聚束效应 |
| 4.4.3 原子间距的精密探测 |
| 4.5 空间双点超聚束效应 |
| 4.6 本章小结 |
| 4.7 附录 |
| 第五章 三原子二维量子天线滤波共振荧光的定向非经典性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三原子量子滤波系统 |
| 5.2.1 量子滤波系统的描述 |
| 5.2.2 主方程 |
| 5.3 原子相干效应与滤波量子态 |
| 5.3.1 对角原子态表象 |
| 5.3.2 对角原子态表象中的滤波量子态 |
| 5.3.3 缀饰原子态表象中的滤波量子态 |
| 5.4 频率分辨强度-强度定向非经典关联 |
| 5.5 频率分辨强度-振幅定向非经典关联 |
| 5.6 空间定向双模纠缠 |
| 5.7 本章小结 |
| 5.8 附录 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间完成的工作 |
| 致谢 |
（3）新型二维功能材料的理论设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 二维材料简介 |
| 1.2 密度泛函理论的发展 |
| 1.2.1 Bohn-Oppenheimer近似与Hartree-Fock近似 |
| 1.2.2 密度泛函理论(DFT) |
| 1.3 本文所使用的DFT的计算软件包 |
| 第2章 新型一维电子化合物二维Ca_4N_2的理论设计 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.1.1 电子化合物 |
| 2.1.2 电子化合物的发展 |
| 2.2 计算方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 几何结构 |
| 2.3.2 一维电子结构 |
| 2.3.3 力学性质 |
| 2.3.4 讨论 |
| 2.3.5 稳定性 |
| 2.3.6 多层与体相结构 |
| 2.3.7 其它类似结构的电子化合物 |
| 2.4 总结与展望 |
| 第3章 基于Janus过渡金属硫化物/石墨烯范德华异质结的高效光电池的设计 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 计算方法 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 几何结构 |
| 3.4.2 G/MoSSe/G异质结中载流子的动力学计算 |
| 3.4.3 G/MoSeTe/G异质结中载流子的动力学计算 |
| 3.5 总结与展望 |
| 第4章 基于三角形石墨烯量子点磁性材料的设计 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 三角锯齿型石墨烯量子点 |
| 4.3.2 二维结构 |
| 4.3.3 三角格子的电子结构 |
| 4.3.4 六方格子的电子结构 |
| 4.3.5 稳定性 |
| 4.4 总结与展望 |
| 附录A 基于金刚石(100)面的一维狄拉克电子晶体的设计 |
| A.1 研究动机 |
| A.2 计算方法 |
| A.3 结果与讨论 |
| A.4 本章小结 |
| 附录B 二氧化钛与水分子耦合作用的研究 |
| B.1 锐钛矿与水分子耦合作用的研究 |
| B.1.1 研究背景 |
| B.1.2 计算方法 |
| B.1.3 结果与讨论 |
| B.1.4 水分子与锐钛矿(001)面之间的耦合 |
| B.2 水分子吸附在金红石(110)面激发态研究 |
| B.2.1 研究背景 |
| B.2.2 计算方法 |
| B.2.3 结果与讨论 |
| B.3 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（4）超强碳基纤维的跨尺度结构设计及其力学性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 单原子碳链的国内外研究现状 |
| 1.2.1 单原子碳链的制备 |
| 1.2.2 单原子碳链的力学性能研究 |
| 1.3 碳纳米管纤维的国内外研究现状 |
| 1.3.1 碳纳米管的制备 |
| 1.3.2 碳纳米管纤维的制备及其力学性能研究 |
| 1.3.3 碳纳米管纤维的力学增强机理研究 |
| 1.3.4 碳纳米管纤维的多功能应用 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 计算方法及材料制备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子动力学模拟 |
| 2.2.1 分子动力学基本原理 |
| 2.2.2 分子间作用势 |
| 2.2.3 边界条件与系综 |
| 2.3 分子结构力学基本原理 |
| 2.4 碳纳米管纤维的制备及力学拉伸测试 |
| 2.4.1 碳纳米管薄膜的制备及其结构表征 |
| 2.4.2 碳纳米管纤维的制备 |
| 2.4.3 碳纳米管纤维拉伸测试 |
| 2.4.4 表征仪器 |
| 第3章 螺旋碳链纤维拉伸力学性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 螺旋碳链纤维模型 |
| 3.2.1 碳链分子结构 |
| 3.2.2 螺旋碳链纤维分子构型 |
| 3.2.3 螺旋碳链纤维的连续体模型 |
| 3.3 螺旋碳链纤维拉伸力学性质研究 |
| 3.3.1 碳链纤维分子动力学拉伸力学行为 |
| 3.3.2 碳链纤维连续体模型拉伸力学行为 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 定向排列碳纳米管纤维力学性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 扭转操作对单根碳纳米管拉伸力学性能的影响 |
| 4.2.1 多壁碳纳米管扭转模型 |
| 4.2.2 不同扭转角对多壁碳纳米管拉伸力学性能影响 |
| 4.3 双螺旋碳纳米管纤维力学性质研究 |
| 4.3.1 双螺旋碳纳米管纤维结构 |
| 4.3.2 双螺旋碳纳米管纤维力学性能分析 |
| 4.3.3 双螺旋碳纳米管纤维从基体中拔出力学性能分析 |
| 4.4 多级螺旋碳纳米管纤维力学性质研究 |
| 4.4.1 多级螺旋碳纳米管纤维结构 |
| 4.4.2 多级螺旋对碳纳米管纤维力学性质的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 随机分布碳纳米管螺旋纤维增强机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 随机分布碳纳米管纤维模型 |
| 5.3 随机分布碳纳米管纤维力学性能分析 |
| 5.3.1 随机分布碳纳米管纤维增强机理分析 |
| 5.3.2 碳纳米管长度与弯曲程度对碳纳米管纤维力学性能的影响 |
| 5.3.3 扭转和压缩操作对随机分布碳纳米管纤维力学性能的影响 |
| 5.4 CVD法制备超强碳纳米管纤维及其力学性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 超大延展性碳纳米管结构设计及其力学性质研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 碳纳米管裁剪模型 |
| 6.3 碳纳米管裁剪多孔结构拉伸力学性能分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）几种新型二维材料的构筑与物性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 石墨烯与二维材料 |
| 1.1.1 低维体系中的新物性 |
| 1.1.2 石墨烯的发现与研究 |
| 1.1.3 石墨烯外的二维材料 |
| 1.2 过渡金属二硫属化合物简介 |
| 1.2.1 过渡金属二硫属化合物的结构 |
| 1.2.2 过渡金属二硫属化合物的物性 |
| 1.2.3 过渡金属二硫属化合物的制备 |
| 1.3 二维材料研究的新动向 |
| 1.3.1 对二维材料异质结构的构造 |
| 1.3.2 对二维材料的图案化的探索 |
| 1.3.3 对二维材料的功能化的尝试 |
| 第2章 实验仪器与技术简介 |
| 2.1 实验仪器介绍 |
| 2.2 超高真空(UHV)技术 |
| 2.3 分子束外延(MBE)技术 |
| 2.4 扫描隧道显微镜(STM)技术 |
| 2.4.1 STM技术的基本原理简介 |
| 2.4.2 STM的基本构造与工作原理 |
| 2.4.3 扫描隧道谱(STS)技术简介 |
| 第3章 新型二维材料单层二硒化钒的制备与物性 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 单层二硒化钒的分子束外延生长与结构 |
| 3.3 单层二硒化钒的X射线光电子能谱研究 |
| 3.4 单层二硒化钒的电子态 |
| 3.5 单层二硒化钒的功函数 |
| 3.6 单层二硒化钒的空气稳定性 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 单层二硒化钒的一维图案化及其对铂原子的分散吸附 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 单层二硒化钒的一维图案化及其可逆转化 |
| 4.3 一维图案化的单层二硒化钒的原子结构模型 |
| 4.4 一维图案在单层二硒化钒上形成过程 |
| 4.5 一维图案化的单层二硒化钒上铂原子的分散吸附 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 Pt(111)表面与外延石墨烯间的单层硒原子插层 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 Pt(111)—外延石墨烯样品的制备及其硒原子插层实验 |
| 5.3 Pt(111)—硒插层—石墨烯样品的原子结构 |
| 5.4 Pt(111)—石墨烯岛样品的硒插层实验 |
| 5.5 Pt(111)上外延石墨烯的转角对硒原子插层的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 Pt(111)表面与外延石墨烯间的硒纳米线插层 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 Pt(111)—外延石墨烯间硒纳米线插层的制备及其结构 |
| 6.3 硒纳米线插层结构的STM操控 |
| 6.4 硒纳米线插层结构对石墨烯电子态的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历及发表文章目录 |
（6）1T-TaS2 Mott绝缘体-金属转变与SrAs3能带结构的STM研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 Mott绝缘体 |
| 1.1.1 从能带论到Mott绝缘体 |
| 1.1.2 Hubbard模型简介 |
| 1.1.3 掺杂Mott绝缘体简介 |
| 1.2 电荷密度波(Charge Density Wave,CDW) |
| 1.2.1 电荷密度波简介 |
| 1.2.2 电荷密度波的起源 |
| 1.3 过渡金属硫族化合物(Transition Metal Dichalcogenides,TMDs)MX_2 |
| 1.3.1 MX_2材料简介 |
| 1.3.2 MX_2 中CDW的研究 |
| 1.4 拓扑半金属 |
| 1.4.1 从朗道相变理论到能带拓扑理论 |
| 1.4.2 从拓扑绝缘体到拓扑半金属 |
| 1.5 论文内容安排 |
| 第二章 实验仪器和实验原理 |
| 2.1 真空技术 |
| 2.2 分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)技术 |
| 2.3 扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)技术 |
| 2.3.1 扫描隧道显微镜(STM)的基本原理 |
| 2.3.2 表面形貌的观测 |
| 2.3.3 局域态密度(Local Density of States,LDOS)的测量 |
| 2.3.4 准粒子干涉(Quasi-Particle Interference,QPI) |
| 2.4 针尖的制备与修饰 |
| 2.5 扫描隧道显微镜(STM)的使用环境 |
| 2.5.1 减震系统 |
| 2.5.2 低温环境 |
| 2.6 实验设备 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 1T-TaS_2表面NCCDW相变过程的STM研究 |
| 3.1 1T-TaS_2表面CDW相变的研究背景 |
| 3.1.1 1T-TaS_2的结构与CDW相 |
| 3.1.2 1T-TaS_2的CDW相变与Mott绝缘体-金属相变的关系 |
| 3.2 1T-TaS_2表面CDW随温度的变化研究 |
| 3.2.1 样品的准备与实验过程 |
| 3.2.2 1T-TaS_2表面NCCDW相变过程的STM研究 |
| 3.2.3 1T-TaS_2升温过程中CDW的STM研究 |
| 3.2.4 实验结果的分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 碱金属掺杂1T-TaS_2的STM研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.1.1 1T-TaS_2 Mott绝缘体-超导调控的研究进展 |
| 4.1.2 1T-TaS_2 Mott绝缘体-金属转变的研究进展 |
| 4.2 碱金属掺杂1T-TaS_2的Mott绝缘体-金属转变 |
| 4.2.1 实验方法 |
| 4.2.2 钾原子覆盖的1T-TaS_2 Mott绝缘体-金属转变的电子态变化 |
| 4.2.3 钾原子覆盖的 1T-TaS_2 Mott绝缘体-金属转变的CDW变化 |
| 4.2.4 样品发生Mott绝缘体-金属转变的物理过程讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 拓扑节线半金属SrAs_3的STM研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 SrAs_3能带结构的表征 |
| 5.2.1 样品和实验的准备 |
| 5.2.2 SrAs_3表面的形貌与d/dV谱测量 |
| 5.2.3 SrAs_3表面的准粒子干涉研究 |
| 5.3 实验结果讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间的学术成果 |
| 致谢 |
（7）二维材料及半导体摩擦界面的耗能机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的意义 |
| 1.2 理论模型 |
| 1.2.1 经典模型 |
| 1.2.2 PT模型 |
| 1.2.3 热激发PT模型 |
| 1.2.4 速度对摩擦力影响的PT模型 |
| 1.2.5 FK模型 |
| 1.2.6 FKT模型 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 温度对摩擦耗能的影响 |
| 1.3.2 速度对摩擦耗能的影响 |
| 1.3.3 纳米摩擦的结构润滑 |
| 1.3.4 二维材料层数对摩擦耗能的影响 |
| 1.3.5 刚度耦合对摩擦耗能的影响 |
| 1.3.6 摩擦界面的声子输运 |
| 1.3.7 传热界面的声子输运 |
| 1.3.8 纳米摩擦的分子动力学模拟 |
| 1.4 存在的问题 |
| 1.5 研究内容 |
| 第二章 法向变形能和热激励的耦合对石墨烯层间摩擦力的影响 |
| 2.1 计算模型 |
| 2.2 结果与讨论 |
| 2.2.1 法向变形能和界面褶皱势的耦合对摩擦力的影响 |
| 2.2.2 热激发效应和滑移长度突变的耦合对摩擦力的影响 |
| 2.3 多层石墨烯的法向刚度和摩擦力对层数的依赖关系 |
| 2.3.1 计算模型 |
| 2.3.2 法向刚度对层数的依赖关系 |
| 2.3.3 摩擦力对层数的依赖关系 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基底支撑刚度梯度变化对石墨烯层间摩擦力的影响 |
| 3.1 计算模型 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 刚度梯度对摩擦力和法向载荷的影响 |
| 3.2.2 探针和基底各接触区对摩擦力的贡献 |
| 3.2.3 界面势垒和产生驱动力的诸因素对摩擦力的影响 |
| 3.2.4 刚度梯度对各划分区摩擦力影响的内在机理 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 石墨烯层间公度到非公度接触转变的摩擦演化 |
| 4.1 计算模型 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 界面原子力对接触失配角的依赖关系 |
| 4.2.2 调控界面失配角的摩擦演化 |
| 4.2.3 调控基底预应变的摩擦演化 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 单/双层石墨烯摩擦界面的声子输运 |
| 5.1 计算模型 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 声子态密度基础理论 |
| 5.2.2 法向载荷对声子谱的影响机理 |
| 5.2.3 法向载荷和速度的耦合对声子谱的影响机理 |
| 5.2.4 摩擦力对面内热导率的依赖关系 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 石墨烯层间公度和非公度接触摩擦界面的声子输运 |
| 6.1 计算模型 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.2.1 调控接触失配角的摩擦界面声子输运 |
| 6.2.2 调控基底预应变的摩擦界面声子输运 |
| 6.2.3 公度接触下双轴应变调控摩擦界面的声子输运 |
| 6.2.4 界面各频带激发声子对摩擦耗能的贡献 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 通过改变界面声子特性调控摩擦耗能和界面热导 |
| 7.1 通过界面声子特性调控摩擦耗能 |
| 7.1.1 计算模型 |
| 7.1.2 摩擦耗能对界面原子质量的依赖关系 |
| 7.1.3 原子质量对德拜频率的影响机理 |
| 7.2 通过界面声子特性调控界面热导 |
| 7.2.1 计算模型 |
| 7.2.2 界面热导对界面原子质量的依赖关系 |
| 7.3 本章小结 |
| 第八章 二硫化钼/二硫化钨面内异质结摩擦磨损特性的实验研究 |
| 8.1 原子力显微镜工作原理 |
| 8.2 二硫化钼和二硫化钨的制备和表征 |
| 8.2.1 样品制备 |
| 8.2.2 光学显微镜表征 |
| 8.2.3 原子力显微镜表征 |
| 8.2.4 拉曼光谱表征 |
| 8.2.5 光致发光谱表征 |
| 8.3 基于原子力显微镜的二硫化钼/二硫化钨摩擦磨损研究 |
| 8.3.1 二硫化钼/二硫化钨面内异质结的摩擦特性 |
| 8.3.2 摩擦力对法向载荷的依赖关系 |
| 8.3.3 摩擦力对速度的依赖关系 |
| 8.3.4 二硫化钼的磨损性能 |
| 8.4 本章小结 |
| 第九章 总结和展望 |
| 9.1 总结 |
| 9.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间获得的成果 |
（8）电子束辐照下金属原子与石墨烯的相互作用 ——分子锚，单原子催化及2D单原子层厚纳米带（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 透射电子显微镜技术 |
| 1.2.1 球差校正透射电子显微镜(Cs-TEM) |
| 1.2.2 电子束-样品间的相互作用 |
| 1.2.3 电子束辐照效应 |
| 1.3 石墨烯的原位电子束辐照研究 |
| 1.3.1 石墨烯的结构与性能 |
| 1.3.2 原位电子束与石墨烯的相互作用 |
| 1.3.3 原子簇/纳米粒子-石墨烯的原位电子束辐照反应 |
| 1.3.4 单原子-石墨烯的原位电子束辐照反应 |
| 1.4 本课题的立题依据和主要研究内容 |
| 1.4.1 选题的目的和意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 铬单原子掺杂和催化生长石墨烯 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验与计算 |
| 2.2.1 制备负载有铬原子的石墨烯 |
| 2.2.2 HR-TEM图像处理 |
| 2.2.3 HR-TEM图像模拟 |
| 2.2.4 理论计算 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 铬原子(簇)修饰的单层石墨烯 |
| 2.3.2 铬原子形成的掺杂缺陷及稳定性 |
| 2.3.3 铬原子在电子束诱导下催化生长石墨烯 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 原位电子束驱动的碳纳米柱转变为富勒烯 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 样品的制备和数据处理 |
| 3.2.2 密度泛函计算 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 连接不同sp~2碳纳米结构的分子锚-铬原子 |
| 3.3.2 碳纳米管-石墨烯构成的碳纳米柱 |
| 3.3.3 电子束辐照诱导碳纳米管转变为富勒烯 |
| 3.3.4 富勒烯脱离-捕获-锚定的动态过程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 悬浮于石墨烯边缘的二维单原子层金纳米带 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 制备负载有金原子的石墨烯 |
| 4.2.2 TEM图片处理和图像模拟 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 金纳米晶的动态结构演变 |
| 4.3.2 二维金纳米带的晶体结构 |
| 4.3.3 二维金纳米带的稳定性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（9）石墨炔基新型功能分子器件电输运特性的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 石墨炔纳米带 |
| 1.3 分子器件的材料 |
| 1.3.1 碳链 |
| 1.3.2 炔链 |
| 1.4 分子器件的传输效应 |
| 1.4.1 负微分电阻效应 |
| 1.4.2 分子开关效应 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第二章 基础理论与计算软件简介 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.1.1 Hobenbrg-Kohn定理 |
| 2.1.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2 紧束缚方法(Tight Binding,TB) |
| 2.2.1 紧束缚方法介绍 |
| 2.2.2 紧束缚方法发展 |
| 2.3 DFTB方法 |
| 2.4 非平衡格林函数方法 |
| 2.5 使用的软件包介绍 |
| 第三章 碳链连接石墨炔纳米带的电输运特性 |
| 3.1 计算模型和方法 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 单原子碳链 |
| 3.2.2 倾斜碳原子链 |
| 3.2.3 双碳原子链 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 炔链连接石墨炔纳米带的电输运特性 |
| 4.1 计算方法 |
| 4.2 不同构型炔链分子器件的电输运性质 |
| 4.2.1 对称性与非对称性炔链器件 |
| 4.2.2 其他种类炔链器件电输运特性 |
| 4.2.3 旋转对炔链器件电子输运性质的影响 |
| 4.3 氮元素取代的炔链器件电输运特性 |
| 4.3.1 氮原子取代非对称炔链器件 |
| 4.3.2 氮原子取代对称炔链器件 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）热力学稳定的二维碳结构的筛选与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 石墨烯 |
| 1.2.1 石墨烯的制备 |
| 1.2.2 石墨烯的电子特性 |
| 1.3 二维碳的同素异形体 |
| 1.4 构型空间 |
| 1.5 晶体结构的预测 |
| 1.6 材料基因组计划 |
| 1.6.1 材料基因组计划 |
| 1.6.2 MatCloud平台 |
| 1.7 二维材料及计算材料数据库 |
| 1.7.1 二维材料数据库 |
| 1.7.2 OQMD—The Open Quantum Materual Database |
| 1.7.3 Materials project |
| 1.7.4 AFLOW |
| 1.8 选题思路及研究内容 |
| 1.8.1 选题思路 |
| 1.8.2 主要研究内容 |
| 第二章 理论基础和计算方法 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.1.1 Born-Oppenheimer近似 |
| 2.1.2 Hartree近似 |
| 2.1.3 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.4 Kohn-Sham方程 |
| 2.1.5 VASP软件简介 |
| 2.2 晶体结构生成 |
| 2.2.1 拓扑随机晶体结构生成器 |
| 2.2.2 USPEX简介 |
| 2.3 晶体结构分析 |
| 2.3.1 结构分析软件,Pymatgen |
| 2.3.2 结构可视化软件VESTA |
| 第三章 二维碳数据库的构建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 二维晶体点阵 |
| 3.2.1 二维布拉菲格子 |
| 3.2.2 二维空间群 |
| 3.3 晶体结构的生成与优化 |
| 3.3.1 晶体结构的生成 |
| 3.3.2 晶体结构的优化 |
| 3.4 数据存储方案 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 探索二维碳的结构空间 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 可合成性的探索 |
| 4.1.2 举例验证结构空间采样 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.2.1 结构生成 |
| 4.2.2 DFT计算 |
| 4.2.3 结构分析 |
| 4.3 单原子碳晶胞 |
| 4.4 空间采样分析 |
| 4.5 结论 |
| 第五章 二维碳结构的分析 |
| 5.1 筛选出的结构 |
| 5.2 能带图 |
| 5.3 十种结构的声子谱 |
| 5.4 结论 |
| 第六章 总结和展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
四、一维单原子链空位的一种新统计方法（论文参考文献）
- [1]低维碳纳米材料热输运特性的分子动力学模拟研究[D]. 邵钶. 北京石油化工学院, 2021(02)
- [2]受驱量子系统辐射特性的量子滤波调控[D]. 彭泽安. 华中师范大学, 2021(02)
- [3]新型二维功能材料的理论设计与研究[D]. 刘小峰. 中国科学技术大学, 2021(06)
- [4]超强碳基纤维的跨尺度结构设计及其力学性质研究[D]. 赵予顺. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [5]几种新型二维材料的构筑与物性[D]. 刘中流. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2020(02)
- [6]1T-TaS2 Mott绝缘体-金属转变与SrAs3能带结构的STM研究[D]. 朱心阳. 南京大学, 2020(10)
- [7]二维材料及半导体摩擦界面的耗能机理研究[D]. 董赟. 东南大学, 2020
- [8]电子束辐照下金属原子与石墨烯的相互作用 ——分子锚，单原子催化及2D单原子层厚纳米带[D]. 赵亮. 苏州大学, 2020(06)
- [9]石墨炔基新型功能分子器件电输运特性的理论研究[D]. 安焕. 西北大学, 2020(02)
- [10]热力学稳定的二维碳结构的筛选与设计[D]. 杨晓霞. 西北大学, 2020(02)