摘  要：氮化硼是一种人工合成的陶瓷材料，具有耐高温,抗氧化,高热导率,低密度,及良好的机械性能等特性。单层氮化硼材料具有二维蜂窝状构型，因此被誉为“白石墨烯”，由于石墨烯和六方氮化硼的相似性，我们考虑在氮化硼纳米片中掺杂碳原子的情况，利用密度泛函理论与局部和非局部交换相关泛函，以及格林函数的准粒子方法，我们研究了六方氮化硼片掺杂与未掺杂的电子结构，并从理论上考察了可能存在的两个含硼-氮-碳类似物的相对形成能及它们的电子结构。我们发现六方氮化硼纳米片掺杂碳原子后改变了它原本的半导体性质转变为半金属性质，而硼-碳-氮类似物的稳定性可以通过提高碳含量来改善。65782

毕业论文关键词：氮化硼纳米片，密度泛函理论，硼-氮-碳类似物

Abstract: Boron nitride is a synthetic and ceramic material with high temperature resistance, anti-oxidation, high thermal conductivity, low density, good mechanical properties and other characteristics. A single-layer boron nitride material is two-dimensional honeycomb configuration, which is called the "white graphene". Because of the similarity between the carbon atoms and hexagonal boron nitride, boron nitride nanosheets are considered the case of the film doped with carbon atoms. Density functional theory, the local and nonlocal exchange-correlation functional and Green's function quasi-particles method are used to calculate the electron structure of the h-BN sheets with doping and undoping. The electronic structure and formation energies of the two possible boron - nitrogen - carbon analogues are studied theoretically. The results show that hexagonal boron nitride doping carbon atoms changes its original insulating property into a semi-metallic nature, and the stability of the boron - carbon - nitrogen analogues can be solved by increasing the carbon content.

Keywords: BN nanosheets, density functional theory, boron - nitrogen - carbon analogues 

目  录

1 前言 3

2 用第一性原理计算BN掺杂碳原子的研究 3

2.1 BN片的生长和碳原子的掺杂过程 3

2.2 计算方法 5

2.3 结果和讨论 5

2.3.1 BN片的电子结构和带隙 5

2.3.2 BN片掺杂碳原子后的电子结构和带隙 7

3. 完全氢化的单层BN，BC2N的性能计算 9

3.1 碳及添加碳的氮化硼化合物 9

3.2 研究方法 10

3.3 BN和BC2N结构及聚合能和带隙计算 10

3.4 石墨烯的BNH2和BC2NH4类似物的形成能 11

结  论 13

参 考 文 献 14

致 谢 15

1 前言

    氮化硼纳米片属于二维纳米材料，因为有一维尺寸处于纳米级别，所以它的量子效应显著，而表现出非常独特的性质，六方氮化硼片在结构上呈现蜂窝状，与石墨的结构类似，但不同的是它属于电绝缘体。氮化硼纳米片具有很多优异的性质，比如高热导率，良好的机械性能，这些良好的性能使得氮化硼纳米系统在各种潜在领域，如功能复合材料，储氢等具有重要的应用前景。

科技的进步，让我们能接触到更宽广的视野，而计算机性能的提高，帮助我们进一步计算研究氮化硼纳米材料的物理性质.由于硼和氮在化学周期表中靠着碳元素，在性质上自然与碳有很多类似的地方，六角形氮化硼与石墨在结构上很相似，自然让我们想到如果在氮化硼中掺杂碳原子后，它的物理性质会有什么变化。论文网