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当人们发现碳纳米管后,科研工作者们就对这种奇特的纳米材料产生了非比寻常的兴趣,并且给予了它极大的关注。从那时起,人们就不断探索与纳米管相关的实验技术和理论计算方法。如今,纳米管已成为新型材料领域的一大热点。纳米材料不单单是碳纳米管,继碳纳米管之后,研究人员又发现和合成了其它的纳米管,硼氮纳米管就是其中之一。硼氮纳米管与碳纳米管相比,有一些独特的结构和性质。比如,硼氮纳米管是宽禁带的半导体,其带隙不依赖硼氮纳米管的结构。在高温下优良的抗氧化性、优良的热稳定性和化学稳定性、电绝缘性、高热导率和超高的杨氏模量和抗张强度等。因此,硼氮纳米管具有很高的应用价值。 本论文采用了第一性原理研究Eu原子吸附完美的(5,0)硼氮纳米管和含Stone-Wales缺陷(5,0)硼氮纳米管的几何结构,电子性质以及磁性。我们的研究结果进一步提高了人们对Eu原子、(5,0)硼氮纳米管和Stone-Wales拓扑型缺陷之间的相互影响的理解,为硼氮纳米管的实验制备提供一定的理论指导,也为实现硼氮纳米管的潜在应用奠定一定的理论基础。 本论文共分五章。第一章是绪论。第二章简要介绍了硼氮纳米管的基本理论。首先简述了碳纳米管的基本知识,对硼氮纳米管的基本理论知识和研究进展进行了概括。硼氮纳米管有着非常大的应用潜力,然而,无论是实验制备,还是理论探索,人们对硼氮纳米管的研究都非常的欠缺,这就极大的阻碍了硼氮纳米管的实际应用进程。出于这些考虑,我们把硼氮纳米管作为本研究工作的主体。第三章,我们使用密度泛函理论计算分析了稀有金属Eu对完美的(5,0)硼氮纳米管的吸附。研究了Eu原子吸附对硼氮纳米管的几何结构、电子结构和磁性质的影响。主要结论有:(1)Eu原子能够稳定的吸附在(5,0)硼氮纳米管上,并且只有Eu原子吸附在BN六边环的中央是稳定的结构,Eu的吸附使硼氮纳米管由半导体变为导体。(2) Eu原子把部分电子转移到硼氮纳米管,从而促使吸附体系能够稳定的存在。同时,也正是因为这些电子的转移使得原先没有磁矩的(5,0)硼氮纳米管获得了比较高的磁矩,这磁矩绝大部分来自于Eu原子中4f电子的贡献。第四章,我们通过密度泛函理论计算分析了Eu原子吸附含Stone-Wales(5,0)硼氮纳米管体系。得到主要的结论有(1)Eu原子吸附含Stone-Wales缺陷(5,0)硼氮纳米管的体系能够稳定存在,Eu原子能促进Stone-Wales在(5,0)硼氮纳米管上产生。(2)Eu原子的吸附能够使含Stone-Wales缺陷(5,0)硼氮纳米管的体系带隙宽度减小,起到调节含缺陷硼氮管的电子结构的作用。(3)Eu原子的吸附能够使含Stone-Wales缺陷(5,0)硼氮纳米管获得较高的自旋极化和磁矩,这主要是Eu原子的4f电子的贡献,当然Eu原子的5d6s电子态也有部分贡献。含Stone-Wales(5,0)硼氮纳米管可能被用作“捕捉”Eu原子的工具。也可以增加(5,0)硼氮纳米管中Stone-Wales缺陷,来提高Eu原子对硼氮纳米管的修饰能力。第五章主要是对自己计算结果的总结和展望。