原子与分子物理学报
原子與分子物理學報
원자여분자물이학보
Journal of Atomic and Molecular Physics
2015年
5期
783-790
,共8页
王鹏%陈依心%耿朝晖%张梓璇%蔡丹云%郑宇斐%张召富%周铁戈
王鵬%陳依心%耿朝暉%張梓璇%蔡丹雲%鄭宇斐%張召富%週鐵戈
왕붕%진의심%경조휘%장재선%채단운%정우비%장소부%주철과
第一性原理计算%氮化铝纳米管%5d过渡金属原子%分子轨道理论
第一性原理計算%氮化鋁納米管%5d過渡金屬原子%分子軌道理論
제일성원리계산%담화려납미관%5d과도금속원자%분자궤도이론
First-principles calculation%AlN nanotubes%5 d atoms%Molecular orbital theory
采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,研究了5d过渡金属原子(Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg)取代AlN纳米管( AlNNTs)中的铝原子或氮原子时体系的几何结构、电子结构和磁性性质；并且以理想AlN纳米管( AlNNTs)、Al缺陷体系( VAl )和N缺陷体系( VN )的结果作为对比。研究发现：5d 原子取代Al(Al5d)时体系的局域对称性接近于C3v,但是取代N(N5d)时体系的局域对称性偏离C3v对称性较大；当掺杂的5d元素相同时, Al5d的成键能比N5d的成键能大；当掺杂体系相同时(Al5d或N5d),其成键能基本上随着5d原子的原子序数的增大而降低；掺杂体系中出现了明显的杂质能级,给出了态密度等结果；不同掺杂情况的磁矩不同,总磁矩呈现出较强的规律性。利用C3v对称性和分子轨道理论解释了过渡金属原子取代Al时杂质能级的产生和体系磁性的变化规律。
採用基于密度汎函理論(DFT)的第一性原理計算方法,研究瞭5d過渡金屬原子(Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg)取代AlN納米管( AlNNTs)中的鋁原子或氮原子時體繫的幾何結構、電子結構和磁性性質；併且以理想AlN納米管( AlNNTs)、Al缺陷體繫( VAl )和N缺陷體繫( VN )的結果作為對比。研究髮現：5d 原子取代Al(Al5d)時體繫的跼域對稱性接近于C3v,但是取代N(N5d)時體繫的跼域對稱性偏離C3v對稱性較大；噹摻雜的5d元素相同時, Al5d的成鍵能比N5d的成鍵能大；噹摻雜體繫相同時(Al5d或N5d),其成鍵能基本上隨著5d原子的原子序數的增大而降低；摻雜體繫中齣現瞭明顯的雜質能級,給齣瞭態密度等結果；不同摻雜情況的磁矩不同,總磁矩呈現齣較彊的規律性。利用C3v對稱性和分子軌道理論解釋瞭過渡金屬原子取代Al時雜質能級的產生和體繫磁性的變化規律。
채용기우밀도범함이론(DFT)적제일성원리계산방법,연구료5d과도금속원자(Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg)취대AlN납미관( AlNNTs)중적려원자혹담원자시체계적궤하결구、전자결구화자성성질；병차이이상AlN납미관( AlNNTs)、Al결함체계( VAl )화N결함체계( VN )적결과작위대비。연구발현：5d 원자취대Al(Al5d)시체계적국역대칭성접근우C3v,단시취대N(N5d)시체계적국역대칭성편리C3v대칭성교대；당참잡적5d원소상동시, Al5d적성건능비N5d적성건능대；당참잡체계상동시(Al5d혹N5d),기성건능기본상수착5d원자적원자서수적증대이강저；참잡체계중출현료명현적잡질능급,급출료태밀도등결과；불동참잡정황적자구불동,총자구정현출교강적규률성。이용C3v대칭성화분자궤도이론해석료과도금속원자취대Al시잡질능급적산생화체계자성적변화규률。
A first-principles calculation based on density functional theory is carried out to reveal the geometry, electronic structure and magnetic properties of aluminium nitride nanotubes ( AlNNTs) , whose Al/N atoms are substituted by 5d atoms (Al5d or N5d). The pure-AlNNTs and AlNNTs with Al vacancy (VAl) and N vacancy (VN) are also investigated for comparison. Results show that the local symmetry of Al5d system is similar to C3v, while the N5d system exhibits a large geometric deviation from C3v. When AlNNTs are doped by the same 5d at-om, the bonding energy of Al5d is higher than that of N5d;when 5d atoms substitute for Al/N atoms, the bonding energy of system decreases along with the atomic number growth. There exist obvious impurity energy levels in the band gap, and the densities of states ( DOSs) are presented. The total magnetic moment differs from each other when doped by different atoms, and the total magnetic moments of doped systems present a strong regulari-ty. The impurity energy levels and total magnetic moments are explained by the molecular orbital theory under C3v local symmetry.
