Screw dislocation-carbon interaction in BCC tungsten: an ab initio study
用从头计算方法研究了钨中碳与螺位错的相互作用。碳原子在位错附近的存在下诱导重建，位错松弛到一种配置，硬核结构，这在纯钨中是不稳定的。重建对应于碳在位错所产生的棱柱形位点中的强结合，这对于位错线上分离的高浓度碳是完美的。然而，重建只是部分较低的原子分数，与位错往往回落到其易核心基态。这种位错在不稳定位置被碳原子钉扎的现象可用一个简单的线张力模型来描述。一个强大的碳位错的吸引力也证明在较大的分离距离，当溶质是在第四个最近的邻居八面体网站的重建核心。碳在这些不同的偏析网站的平衡浓度建模与伊辛模型，并使用平均场近似。这个热力学模型证明，螺旋位错保持完全饱和的碳原子和钉扎在他们的硬核配置高达约2500 K。
2021-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Excitons in carbon nanotubes: an ab initio symmetry-based approach
采用考虑激子效应的从头算多体方法计算了碳（4，2）纳米管的光吸收谱。我们开发了一种新的方法，涉及一个局部基组是对称的螺旋对称的管。这种方法的优点是缩放速度比平面波方法，并允许精确确定的对称性特征的单粒子状态，两粒子激发，和选择规则。最低光学活性态的结合能约为0.8 eV。相应的激子波函数沿管的圆周离域，并在管轴的方向上本地化。
2004-05-10 cond-mat.mtrl-sci
High Throughput Production of Transparent Conductive Single-Walled Carbon Nanotube Films via Advanced Floating Catalyst Chemical Vapor Deposition
单壁碳纳米管（SWCNT）膜是用于透明导电膜（TCF）的有前途的材料，在柔性显示器、触摸屏、太阳能电池和固态照明中具有潜在的应用1，2。然而，进一步降低SWCNT膜的电阻率和成本对于高质量的TCF产品是必要的3。在这里，我们报告了一种改进的浮动催化剂化学气相沉积方法，以直接和连续地生产在百米规模的单壁和独立的单壁碳纳米管薄膜。碳转化效率和SWCNT TCF产率相对于常规浮动催化剂化学气相沉积增加了三个数量级。在掺杂之后，膜表现出40欧姆/平方的薄层电阻。在90%的透射率下，代表大规模SWCNT膜的记录性能。我们的工作提供了一个新的途径，以加快工业化的单壁碳纳米管薄膜作为TCF。
2019-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio simulations of H2 in Li-doped carbon nanotube systems
由于其独特的结构，已经提出碳纳米管绳可以很好地提供用于储存分子氢的理想容器。实际上，在掺杂的Li和其它碱金属体系中存在增强的氢吸收的一些实验证据[Chen等人，Science 285，91（1999）]。因此，我们已经解决了这个问题的储氢锂掺杂的石墨和碳纳米管系统的理论与从头计算模拟。我们的研究结果没有发现证据，这种增强存储，基于诱导的结构变化。此外，我们还研究了氢进入纳米管内部的扩散障碍，在存在和不存在拓扑缺陷。即使使纳米管内部可接近，氢吸收仍然适度，即，小于3.5重量%。因此，机械或化学处理纳米管不太可能导致储氢量大幅增加。
2006-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Theory and it ab initio calculation of radiative lifetime of excitons in semiconducting carbon nanotubes
本文对半导体碳纳米管中激子的辐射寿命进行了理论分析和第一性原理计算。的顺序为10 ps的固有寿命计算的最低光学活性的亮激子。然而，本征寿命是激子动量的快速增加的函数。此外，纳米管的电子结构决定了暗激子的存在，暗激子的能量在每个亮激子附近。这两种效应强烈影响测量寿命。假设一个热占领的明亮和黑暗的激子带，我们发现在室温下的有效寿命为10纳秒的顺序，与最近的实验符合得很好。
2005-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Study of charge dynamics in transparent single-walled carbon nanotube films
我们报告了在50 K和300 K之间的温度下，原始和空穴掺杂的独立碳纳米管膜在宽频率范围（远红外-可见光）内的传输。通过Kramers-Kronig透射率分析估计光学常数。我们在远红外线上看到了低于10 meV的间隙的证据。空穴掺杂引起光谱权重从第一带间跃迁向远红外的偏移。掺杂和未掺杂样品的温度依赖性仅限于远红外区域。
2006-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Study of Aspirin Adsorption on Single-walled Carbon and Carbon Nitride Nanotubes
利用密度泛函理论研究了乙酰水杨酸和阿司匹林在（10，0）碳纳米管（CNT）和（8，0）三嗪基石墨氮化碳纳米管（CNNT）上的吸附性质.据发现，阿司匹林分子结合更强的CNNT与其吸附能为0.67 eV比与CNT与0.51 eV。碳纳米管上较强的吸附能归因于其N原子的高反应性和高电子亲合势。的CNNT表现出当地的电偶极矩，这会导致强烈的电荷重新分配的阿司匹林分子吸附在CNNT上比在CNT上。我们还探讨了外部电场对阿司匹林在这些纳米管上的吸附性能的影响，通过检查其电子能带结构，部分态密度和电荷分布的修改。研究发现，沿特定方向施加的电场在CNNT的间隙区域诱导阿司匹林分子态，这意味着阿司匹林检测的潜在应用。
2016-04-19 cond-mat.mtrl-sci
A systematic ab-initio study of curvature effects in carbon nanotubes
通过第一性原理计算，研究了曲率对锯齿形纳米管几何参数、能量和电子结构的影响。计算得到的曲率能与半径的平方成反比，与经典弹性理论符合得很好。发现带隙随半径的变化不同于基于区域折叠石墨烯带的简单规则。详细讨论了小纳米管的带隙值的紧束缚和第一性原理计算之间的巨大差异。
2002-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio structural, elastic, and vibrational properties of carbon nanotubes
采用从头算方法研究了不同半径和手性的单壁碳纳米管的结构、弹性和振动性质。我们使用SIESTA，赝势密度泛函理论的一种实现，它允许每个细胞具有大量原子的系统上的计算。不同的数量，如键距，杨氏模量，泊松比和不同的声子分支的频率与管半径进行监测。基于石墨的期望的有效性进行了探讨，小半径，出现一些偏差与曲率效应。对于声子谱，结果与简单的带折叠近似的预测进行了比较。除了在低频振动区域这种近似的已知偏差之外，它提供了相当精确的结果，即使对于相对较小的半径。
1998-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio investigation of transition metal dichalcogenides for the hydrogenation of carbon dioxide to methanol
本文通过从头算计算，比较MoSe$_2$、WS$_2$和WSe$_2$纳米结构与MoS$_2$的性质，发现Se缺陷的MoSe$_2$和WSe$_2$纳米片有利于CO$_2$选择性加氢制甲醇。
2025-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Transparent and flexible high-power supercapacitor based on carbon nanotube fibre aerogels
在这项工作中，我们报告了连续的透明和灵活的超级电容器的制造，通过沉积碳纳米管网络上的聚合物电解质膜直接从气凝胶的超长碳纳米管产生浮动在气相中。超级电容器结合了高透射率下的$1370 kW kg^{-1}$的记录功率密度（$ca. 70%$）、延长循环期间的高电化学稳定性（$>94%$电容保持超过$20 000 cycles$）以及抵抗重复的$180°$弯曲变形。与现有技术的基于石墨烯、CNT和rGO的透明超级电容器相比，它们表现出1-3个数量级的显著增强。这些特征主要源于CNT的异常长的长度，这使得材料表现为体导体而不是纵横比受限的导电网络，即使对于具有$>90%$透明度的电极也是如此。透明导体的电优值和电容优值分别为$FoMe = 2.7$和$FoMc = 0.46 F S^{-1} cm^{-2}$
2021-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium transport equations and ab initio study of adsorption processes on carbon nanotubes
在碳纳米管（CNT）上气体吸附的理论研究中，原子的电离、极化、表面扩散和解吸的非平衡过程被认为是自洽的。该方法是基于Zubarev的非平衡统计算子方法和反应扩散理论。的一组非线性输运方程得到所选择的参数的描述：吸附的原子，电离和极化的原子在CNT的电磁场的平均数，和从CNT表面解吸的原子的平均数。从头算模拟进行了“气体单壁碳纳米管”系统的气体特别实际的利益：他和NO。所获得的吸附能值揭示了优选的本地化网站的吸收He原子以及它们的依赖关系的吸附距离。一个显着的影响，NO吸附CNT的电子性质的证明。分析了空位的存在对吸附性质的影响。结果表明，在空位形成的影响下，CNT结构进行重建，使NO分子的化学吸附。
2014-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of semiconducting carbon nanotubes adsorbed on the Si(100) surface: diameter- and registration-dependent atomic configurations and electronic properties
我们提出了半导体碳纳米管吸附在未钝化的Si（100）表面的第一性原理研究。我们已经发现金属性的组合系统所造成的n-掺杂的硅板代表的表面由单壁碳纳米管。我们确认这种金属性的纳米管的不同直径和手性角，并发现效果是独立的表面上的纳米管的取向。我们还提出了吸附能量和配置，显示半导体单壁碳纳米管远离表面和转移较少的电荷，与类似直径的金属单壁碳纳米管相比。
2006-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of electron affinity and ionization potential of carbon nanotubes
采用从头算全电子定域轨道方法和赝势平面波方法计算了（5，5）和（7，0）单壁碳纳米管的电子亲和势（EA）和电离势（IP）.通过比较几个氢钝化和未钝化的纳米管段，分析了有限尺寸效应和纳米管终止所起的作用。的EA和IP上的量子限制效应，由于纳米管的有限长度，和边缘上的电荷积累的依赖关系，进行了详细的研究。此外，在增加纳米管长度时，将EA和IP分别与最低未占据状态和最高占据状态的能量进行比较。我们报告一个缓慢的收敛相对于原子的数量。最终阐明了纳米管阵列中纳米管堆积对电子性质的影响与管间距的关系。
2008-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Spin-filtering and Disorder Induced Giant Magnetoresistance in Carbon Nanotubes: Ab Initio Calculations
氮掺杂的碳纳米管可以在卟啉类缺陷上提供反应位点。众所周知，许多卟啉化合物中含有过渡金属原子，我们探索了氮掺杂碳纳米管中过渡金属原子与卟啉类缺陷的键合。用密度泛函理论和递归格林函数方法分析了体系的电子结构和输运性质。结果确定血红素B样缺陷（铁原子键合到四个氮）是最稳定的，并且对于单个缺陷具有更高的极化电流。在几百纳米长的纳米管中随机定位的血红素B缺陷的情况下，极化达到接近100%，这意味着有效的自旋过滤器。在这些长纳米管中还观察到无序感生的磁电阻效应，用非磁性电极计算的值高达20000%。
2011-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the "second gap" on the transparency-conductivity compromise in transparent conducting oxides: an ab initio study
透明导电氧化物（TCO）是许多技术的关键。这些材料是掺杂的（\emph{n} -或\emph{p} -型）氧化物，具有足够大的带隙（理想地为$>$ 3 eV）以确保透明性。然而，TCO中存在的高载流子浓度另外导致对于\emph{n}型材料从占据的导带到较高状态以及对于\emph{p}型TCO从较低状态到未占据的价带的光学跃迁的可能性。由这些过渡形成的“第二间隙”可能限制透明度，并且有时已经提出大的第二间隙作为高性能TCO的设计标准。在这里，我们研究的光吸收使用\emph{ab initio}计算几个著名的\emph{n}和\emph{p}型TCO的第二个间隙的影响。我们的工作表明，大多数已知的\emph{n}型TCO不遭受第二间隙吸收在可见光，即使在非常高的载流子浓度。相反，\emph{p}型氧化物由于第二带隙效应而显示出对于高载流子浓度的光透射降低。我们将这种差异与\emph{n} -与典型\emph{p} -型TCO中涉及的不同化学物质联系起来。定量，我们表明，第二间隙效应导致只有适度的损失传输（即使在p型TCO），并建议，一个宽的第二间隙，而有益的，不应被视为一个工作的TCO所需的标准。
2016-03-13 cond-mat.mtrl-sci
A general figure of merit for thick and thin transparent conductive carbon nanotube coatings
我们提出了一个依赖于波长的透明导电纳米管网络的品质因数，由薄层电阻和光密度。我们认为，这将是更有用的比其他建议在文献中流行，因为它依赖于更现实的假设，关于真正的纳米管的光学参数：它考虑到的事实，即直流电阻率取决于自由载流子的浓度，而可见光吸收是由束缚载流子。基于薄层电阻测量和宽范围的透射光谱，我们比较了几种商业纳米管类型，并发现金属富集和品质因数之间的相关性。一个简单的图形的方法，建议确定所需的光学和传输特性，可以通过改变纳米管层的厚度或更积极的处理是需要的。该程序也可以扩展到氧化物涂层。
2010-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the migration of intrinsic defects in 3C-SiC
采用基于密度泛函理论的从头算方法研究了3C-SiC中本征缺陷的扩散。空位迁移到自己的子晶格。碳分裂间隙和两个相关的硅间隙，即四面体碳协调间隙和<110>定向分裂间隙，被发现是远比空位更流动。在p型和补偿材料中转变成空位-反位复合物的硅空位的亚稳性在动力学上抑制其对扩散过程的贡献。分析了杂质和空位在自扩散中的作用。定性地讨论了掺杂剂扩散的后果。我们的分析强调了基于硅和碳材料的机制的相关性。
2003-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Hexa-Graphyne: A Transparent and Semimetallic 2D Carbon Allotrope with Distinct Optical Properties
Federal University of Parana（巴拉那联邦大学）
研究通过第一性原理计算揭示了六边石墨烯的稳定性、半金属特性及优异的机械性能，同时发现其在紫外吸收、红外反射和可见光透明性方面的独特光学响应，为纳米电子和光电应用提供潜力。
2025-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio calculations of carbon and boron nitride allotropes and their structural phase transitions using periodic coupled cluster theory
我们提出了一个从头计算研究氮化硼以及碳同素异形体。它们的相对热力学稳定性和结构相变从低到高密度相的研究。压力-温度相图的计算和实验结果进行比较。计算采用量子化学波函数以及密度泛函理论。我们的研究结果表明，预测的能量差异往往取决于所采用的方法的选择显着。计算结果和实验结果之间的比较允许基准的准确性，不同层次的理论。所产生的结果表明，量子化学波函数为基础的理论允许实现系统的改进估计。我们发现，在耦合集团理论的水平上，氮化硼的低密度相和高密度相在0 K时都发生了热简并。这与最近的实验结果一致，表明立方氮化硼在环境条件下不是化学稳定的同素异形体。此外，我们采用计算结果来评估过渡概率从石墨低密度到类金刚石高密度相在一个近似的方式。我们的结论是，母石墨材料的堆叠顺序是至关重要的可能形成的亚稳纤锌矿氮化硼和六方碳金刚石也被称为lonsdaleite。
2019-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Mobility of screw dislocation in BCC tungsten at high temperature in presence of carbon
利用透射电子显微镜（TEM）原位应变实验和从头算研究了高温下钨中螺位错与碳原子的相互作用。当温度高到足以激活碳扩散时，在1373 K以上，碳在螺旋位错的核心中偏析并改变它们的流动性，即使碳浓度低至1 appm。TEM观察揭示了在这些高温下的Peierls机制的再现，螺旋位错通过扭结对的成核和传播粘性滑动。然后用从头计算方法研究了碳原子饱和螺位错的迁移率，以确定扭结对的形成、成核和迁移能。这些能量用于动力学蒙特卡罗模拟和分析模型中，以获得作为温度、施加的应力和位错长度的函数的螺旋位错的速度。所得到的迁移率定律参数从头计算与实验比较。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Dispersed multi-walled carbon nanotubes in polyvinyl butyral matrix for transparent ionic conductive films
本研究通过使用非质子溶剂和氧化还原组分改善多壁碳纳米管在聚乙烯醇缩丁醛中的分散，制备透明导电薄膜，并揭示了离子导电通道的形成机制。
2025-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio dielectric response function of diamond and other relevant high pressure phases of carbon
利用密度泛函理论和多体微扰理论计算了碳的金刚石、体心立方金刚石（bc 8）和六方金刚石（朗斯代尔石）相的电子结构和介电性质，重点研究了高压物理和热致密物质中相关固相的激子图像。我们还讨论了再现的非弹性X射线散射光谱的能力，与现有的模型相比，在最近的X射线散射实验的碳和碳轴承材料在兆巴范围。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetic response of carbon nanotubes from ab initio calculations
我们提出{ \it从头计算}的磁化率和$^{13}$ C化学位移的碳纳米管，孤立和束。这些计算是使用最近提出的规范，包括投影仪增广波的方法在周期性绝缘系统的磁响应的计算。我们专注于半导体锯齿形纳米管的直径范围从0.6到1.6 nm。磁化率和各向同性位移都表现出与管的直径（D）和手性的依赖性（尽管这种依赖性对于磁化率更强）。各向同性位移的行为渐近为$α/D + 116.0$，其中$α$是每个纳米管族的不同常数。对于约1.2 nm的管直径，通常在实验样品中发现的值，我们的结果与实验非常吻合。此外，我们还计算了双壁管的化学位移。我们发现，由于外管的影响，对应于内管原子的各向同性线的抗磁位移。这种变化与最近的实验结果非常吻合，并且可以很容易地用外管中的退磁电流来解释。
2005-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Crystal chemistry and ab initio investigations of ultra-hard dense rhombohedral carbon and boron nitride
菱形致密形式的碳rh-C2（或六方h-C6）和氮化硼rh-BN（或六方h-B3 N3）基于原始晶体化学方案衍生自菱形3R石墨，所述原始晶体化学方案以量子密度泛函理论内的最小能量基态计算的全晶胞几何优化为后盾。考虑到以扩展晶格为特征的整个六方设置，弹性常数的六方设置的计算提供了大体积模量的结果，即B 0（rh-C2）= 438 GPa，接近于金刚石的体积模量，并且B 0（rh-BN）= 369 GPa，接近于立方BN的体积模量。在三个当代模型的框架下进行的硬度评估使这两个阶段都被认为是超硬的。根据在六方布里渊区中计算的电子能带结构，3R石墨是小带隙半导体，与rh-C2相反，rh-C2的特征在于接近5 eV的大带隙以及两个BN相。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Recycling End-of-life Polycarbonate in Steelmaking; $\textit{Ab Initio}$ Study of Carbon Dissolution in Molten Iron
作为碳源的化石燃料的稀缺性促使炼钢工业寻找新的碳源，例如报废聚合物产品。使用$\textit{ab initio}$分子动力学模拟，我们表明，41%的聚碳酸酯的碳含量很容易溶解在铁水的界面在$T$ = 1823 K，这是相当于石墨与$\sim$ 58%的碳含量溶解。更重要的是，我们证明了聚碳酸酯的氢含量不溶于铁水，而是以气态形式逸出。因此，废聚碳酸酯构成炼钢的可行碳源。
2022-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Noncovalent functionalization of carbon nanotubes and graphene with tetraphenylporphyrins: Stability and optical properties from ab-initio calculations
通过密度泛函理论计算，包括对色散相互作用的修正，研究了单壁碳纳米管（CNTs）和四苯基卟啉（TPP）非共价功能化石墨烯的稳定性、电子和光学性质.我们研究了TPP在42种CNT物种上的物理吸附，特别是那些具有手性指数（$n$，$m$）的CNT物种，其中$5 \leq n \leq 12$和$0\leq m\leq n$。我们的研究结果表明，TPP和CNT表面之间有相当强的$π$ - $π$相互作用，结合能范围为1.1至1.8 eV，其中较高的能量可以与增加CNT直径相关。我们还发现，TPP的光学双折射不会受到CNT直径或手性的影响。石墨烯上TPP物理吸附的结果显示出显著的稳定性，结合能为3.2 eV，在$π$堆叠的TPP吸收带上引起小的红移。强石墨烯-TPP相互作用还诱导从TPP到石墨烯的电荷转移，表明$n$型掺杂机制而不损害石墨烯结构。
2015-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio electron transport calculations of carbon based string structures
第一性原理计算表明，碳单原子弦具有高的内聚能和轴向强度，即使在高温下也表现出稳定性。由于其灵活性和反应性，碳链适合于结构和化学官能化;它们也形成稳定的环，螺旋，网格和网络结构。各种无限的，有限的和掺杂的弦结构的电子电导分析揭示了基本的和技术上有趣的功能。掺杂和几何形状的变化引起电导的显著变化。在偶数线性链应变诱导电导大幅下降。碳原子的双共价键是其不寻常的化学、机械和传输特性的基础。
2005-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contact Dependence of Carrier Injection in Carbon Nanotubes: An Ab Initio Study
我们结合从头算密度泛函理论与运输计算提供了一个微观的基础区分良好和不良的金属接触纳米管。比较Ti和Pd作为不同的接触金属的例子，我们追溯到Pd的金属纳米管杂化的性质所观察到的优越性。基于大规模的Landauer输运计算，我们建议，“最佳”的金属纳米管的接触结合了一个弱的杂交与金属和纳米管之间的大接触长度。
2006-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Calculations of the Walls Shear Strength of Carbon Nanotubes
用密度泛函方法计算了双壁碳纳米管（DWNT）中壁间相互作用能量与壁相对位置的关系。这种依赖性用于评估壁的相对伸缩运动所需的力，并计算壁沿纳米管轴的相对滑动和壁围绕该轴的相对旋转的DWNT的剪切强度。实验验证所获得的结果的可能性进行了讨论。
2009-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of transport properties in defected carbon nanotubes: an O(N) approach
结合从头算模拟和线性标度格林函数技术被用来分析长（高达一微米）的碳纳米管与现实的混乱的输运性质。利用局域轨道第一性原理Fireball程序，分析了单壁扶手椅型碳纳米管的能量学和单缺陷（单空位和双空位）对电子和输运性质的影响.高效的O（N）格林函数技术框架内的Landauer-Buttiker形式主义允许统计研究的纳米管电导平均超过一个大样本的缺陷管，从而提取的纳米管本地化长度。零和室温的情况下，解决。
2008-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Model ab initio study of charge carrier solvation and large polaron formation on conjugated carbon chains
以具有多炔结构的长C_{N} H_{2}共轭碳链为一维半导体的典型例子，讨论了在与周围极性溶剂相互作用的情况下，多余载流子向一维大极化子的自定位.自陷的溶剂化机制不同于极化子的形成，这是由于与共轭聚合物中熟知的底层原子晶格的键长调制耦合。模型从头计算采用混合B3LYP密度泛函结合极化连续模型进行演示电子和空穴极化子的形成。极化子可以完全由于溶剂化而出现，但当伴随着原子位移时，甚至会发生更大程度的电荷局域化。
2008-12-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Microwave shielding of transparent and conducting single-walled carbon nanotube films
利用Corbino反射技术，在20-400 K的微波频率范围内测量了单壁碳纳米管（SWCNT）薄膜的输运性质。基于微波传导率的实部和虚部，他们计算了各种薄膜厚度的屏蔽效果。在10 MHz和10 GHz的屏蔽效率分别为43 dB和28 dB的薄膜与90%的光学透射率，这表明单壁碳纳米管薄膜是有前途的一种透明的微波屏蔽材料。通过将他们的数据与文献中的数据相结合，在从DC到可见光的宽频率范围内建立了SWCNT膜的电导率。
2007-05-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Ab initio simulations of excited carrier dynamics in carbon nanotubes
结合电子的含时密度泛函计算和离子的分子动力学模拟，我们研究了（3，3）碳纳米管中激发态载流子在不同温度下的动力学行为.在HV=6.8 eV的光激发之后，载流子衰减最初由有效的电子-电子散射主导。在室温下，激发能隙在~230 fs后减小到其初始值的近一半，其中与声子的耦合开始主导衰变。我们发现，在声子制度的起始点和阻尼率的变化与初始离子速度，温度依赖的电子-声子耦合的表现。
2006-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarons in Carbon Nanotubes
我们使用从头算总能量计算来预测半导体碳纳米管（CNTs）中极化子的存在。我们发现，碳纳米管的带边能量线性变化和弹性能量增加的平方与径向和轴向扭曲，导致极化子的自发形成。使用连续介质模型参数化的从头计算，我们估计电子和空穴极化子的长度，能量和有效质量，并分析其复杂的依赖于碳纳米管的几何形状。极化子效应最近观察到的碳纳米管的机电行为的影响进行了讨论。
2001-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Study of Graphene on SiC
采用密度泛函计算，我们研究了单，双石墨烯层的Si和C-终止的1x 1 - 6 H-SiC表面。我们表明，与早期的假设相反，第一碳层是共价键合到基板上，不能负责实验观察到的石墨烯型电子光谱。独立式石墨烯的特征光谱与第二碳层一起出现，其表现出与底层结构的弱范德华键合。对于Si终止的衬底，界面是金属的，而在C面上，对于单个或双石墨烯覆盖，界面分别是半导体或半金属的。
2007-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Identification of carbon-related color centers in hBN by high-resolution ab initio photoluminescence modeling
University of Oslo（奥斯陆大学）；State Research Institute Center for Physical Sciences and Technology (FTMC)（立陶宛国家物理科学技术研究中心）；Warsaw University of Technology（华沙理工大学）
本研究扩展力常数嵌入方法用于计算hBN的高分辨率振动分辨PL线形，通过与碳二聚体缺陷基准对比，发现中性碳三聚体$\boldsymbol{\rm C_2 C_N}$的PL特征匹配特定发射体低温光谱，为极性材料缺陷鉴别提供了有力工具。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Spin Injection in Multi-Wall carbon NanoTubes with transparent ferromagnetic contacts
我们报告电自旋注入测量多壁碳纳米管。我们使用具有x $\approx$ 0.7的铁磁合金Pd $_{1-x}$ Ni $_{x}$，其允许获得在300 $K$下具有低至5.6 $kΩ$的电阻的器件。低于100 $kΩ$的器件电阻在300 $K$时的产率约为50%。我们在2 $K$测量由于铁磁引线的磁化反转引起的滞后磁阻。反平行（AP）取向和平行（P）取向的电阻之间的相对差为约2%。
2004-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insights into the adhesion and delamination strength of carbon films on metals by high-throughput ab initio calculations
University of Bologna（博洛尼亚大学）
通过高通量ab initio计算研究碳膜在金属上的附着力与剥离强度，发现附着力能量与表面能量几何平均相关，同时引入基于g(r)分析的方法识别表面碳杂化状态变化。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Bundle vs. network conductivity of carbon nanotubes separated by type
我们报告了广泛的光学调查透明导电网络分离（半导体，金属）和参考（混合）单壁碳纳米管，辅之以传输测量。将纳米管的固有频率依赖电导率与网络的固有频率依赖电导率进行比较，我们得出结论，较高的固有电导率导致更好的传输特性，这表明纳米管的特性至少与接触一样重要。我们发现，硝酸掺杂提供了一个更大的改善透明导电质量比分离。自发脱掺杂发生在所有样品中，但在由掺杂金属管制成的膜中最有效，其中片电导在24小时内返回接近其原始值。
2014-04-20 cond-mat.mtrl-sci
An ab initio full potential fully relativistic study of atomic carbon, nitrogen, and oxygen chemisorption on the (111) surface of delta-plutonium
在密度泛函理论的框架下，采用全势能线性缀加平面波加局域基（FP-LAPW+lo）方法研究了碳、氮和氧在δ-钚（111）表面的吸附.所有的吸附原子都倾向于结合在更高配位的中空位点上，C、N和O的化学吸附能分别为6.539 eV、6.714 eV和8.2 eV。在所有情况下，Pu的功函数和表面磁矩在化学吸附后分别增加和减少。利用松饼罐球内部的部分电荷、差分电荷密度分布和局域态密度分析了钚与吸附原子的键相互作用。
2007-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio study of anisotropic mechanical and electronic properties of strained carbon-nitride nanosheet with interlayer bonding
由于IV族和V族元素单分子膜在结构上的相似性以及在元素周期表中的相邻性，IV族和V族元素的组合能否形成稳定的纳米片结构并具有良好的性能引起了人们的极大兴趣。在这项工作中，我们进行了第一性原理模拟研究的弹性，振动和电子性质的氮化碳（CN）纳米片在起皱的蜂窝结构与共价层间键合。已经证明，CN纳米片的结构稳定性基本上由相对原子层中相邻碳原子之间的强层间\so \键合维持。一个负的泊松比在双轴变形下的面外方向，和极端的面内刚度的CN纳米片，仅略逊于单层石墨烯，被揭示。此外，CN纳米片的拉伸应变的高度各向异性的机械和电子响应进行了探索。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of spin-dependent transport in carbon nanotubes with iron and vanadium adatoms
我们提出了一个从头计算研究的自旋相关的运输扶手椅型碳纳米管与过渡金属吸附，铁或钒。我们忽略了管的曲率的影响和模型的周期性边界条件的石墨烯纳米管。采用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法计算了其电子结构和零偏压电导。吸附物的存在导致一个强烈的散射电子的一个自旋类型。的散射被示出是由于耦合的两个扶手椅带状态的金属3d轨道与匹配的对称性，导致法诺共振出现在传输函数的下降。被分散的自旋类型（多数/少数）取决于吸附质，并解释在d-状态填充。使用一个简单的紧束缚模型，然后使用它来调查的依赖性的传输的纳米管的宽度的结果进行定性再现。我们发现，随着管尺寸的增加，透射下降的宽度减小。
2008-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of Mo on the Fe:Mo:C nano-catalyst thermodynamics for single-walled carbon nanotube growth
探讨了Mo在低温化学气相沉积法生长单壁碳纳米管（SWCNTs）的Fe：Mo纳米催化剂热力学中的作用。通过尺寸-压力近似和从头算模型，我们证明了对于富Fe（~ 80%Fe或更高）和富Mo（~ 50%Mo或更高）的Fe：Mo团簇，团簇中碳的存在导致了Mo 2C的成核.这增强了颗粒的活性，因为它释放Fe，其最初结合在稳定的Fe：Mo相中，使得它可以催化SWCNT生长。此外，低浓度Mo的存在使低温稳态生长的尺寸下限从纯Fe颗粒的约0.58nm降低到约0.52nm。我们的从头算热力学模型解释了实验结果，并建立了一个新的方向，寻找更好的催化剂。
2008-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Model of Ramp Compression of Diamond from Ab Initio Simulations
斜坡压缩实验表征了物质在远低于冲击压缩温度下的高压状态。然而，由于在斜坡压缩期间通常不直接测量温度，因此不确定在这些无冲击条件下发生多少加热。在这里，我们对碳进行了一系列从头计算模拟，以匹配Smith等人的密度-应力测量[Smith，et al.，Nature 511，330（2014）]。我们认为各向同性以及单轴压缩的固体碳在金刚石和BC 8相，有和没有缺陷，以及液体碳。我们的理想化模型归因于加热在斜坡压缩到一个最初的单轴压缩细胞转化等容到各向同性（流体静力学等效）压缩状态具有较低的内能，因此更高的温度，以便保存能量。在单个斜坡实验期间可能发生多个这样的加热事件，导致比等熵压缩更高的温度。与实验的比较表明，加热本身并不能解释状态方程的测量金刚石，而是意味着一个显着的单轴应力分量仍然存在于高压缩。我们的斜坡压缩模型的温度预测仍有待验证与未来的实验室测量。
2021-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Structural evolution in high-pressure amorphous CO$_2$ from \textit{ab initio} molecular dynamics
采用$ab$ $initio$分子动力学模拟，在常压下研究了无定形CO2在0-100 GPa和200-500 K之间的行为，发现了几种新的无定形形式。我们专注于高压聚合物无定形形式的演变，称为α-碳氧化物，在其下降到零压力的过程中，它最终转化为分子非晶态固体。在减压过程中，观察到两种非分子的无定形形式与不同比例的三，四配位碳和两个混合的分子-非分子形式。因此，从α-carbonia到分子状态的转化似乎通过几个中间阶段不连续地进行，这表明固体CO $_2$可能表现出有趣的多晶性。我们还研究了无定形形式与其结晶对应物的关系。根据它们的结构性质，四面体状α-碳氧化物最可能与V相相关，而混合形式的存在可能反映了由线性链组成的亚稳三配位聚合物相的假设存在。我们的分子无定形形式似乎是有关的相位-I根据分子的配位和它们的相对键的取向。
2014-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ab-initio study of the effects induced by the electron-phonon scattering in carbon based nanostructures
本文从第一性原理出发，研究了反式聚乙炔和聚乙烯两种典型纳米结构中电子-声子相互作用的影响。我们发现，强的电子-声子相互作用导致了频率依赖的电子自能的复杂结构的出现。这些结构排除了任何准粒子的图像，并使绝热和静态近似通常用于完善的海涅艾伦卡多纳（HAC）的方法不足。相反，我们提出了一个完全从头算动力学制定的问题内的多体扰动理论框架。目前的动力学理论表明，在电子自能中出现的结构与相关电子/声子态包的存在有关。这些状态出现在谱函数中，甚至在$T=0\,K$，揭示了零点运动效应所起的关键作用。我们给出了这些国家的物理解释，揭示其内部组成映射的多体问题的解决方案的特征值问题。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiple Localized States and Magnetic Orderings in Partially Open Zigzag Carbon Nanotube Superlattices: An Ab Initio Study
利用第一性原理计算，我们研究了部分开放的锯齿形碳纳米管（CNT）超晶格的电磁性质。研究发现，这些超晶格在费米能级附近可以表现出多个局域态，这取决于它们的开放度。更重要的是，某些电子态被限制在结构的某些部分，甚至有特殊的磁序。我们证明，作为一个原则的证明，一些部分开放的锯齿形CNT超晶格本身是巨大的（100%）磁阻器件。此外，局域（和自旋极化）状态以及超晶格的带隙可以进一步调制由外部电场垂直于管轴，和沿管轴的偏置电压可以用来控制两个自旋态的电导。我们相信，这些结果将开辟新的纳米电子和自旋电子器件的生产方式。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modified silicone rubbers for fabrication and contacting of flexible suspended membranes of n-/p-GaP nanowires with single-walled carbon nanotube transparent contact
本工作提出了用于III-V族半导体NW/硅膜形成和光电子器件制造的新的化学和机械材料和技术。采用分子束外延（MBE）方法合成了n-、p-和i-GaP纳米线，通过引入G-包覆法将其包覆在聚二甲基硅氧烷接枝聚苯乙烯（PDG-PS）中，并从Si生长衬底上释放出来。所制造的膜与不同的材料接触，包括单壁碳纳米管或含二茂铁基的聚甲基氢硅氧烷与多壁碳纳米管掺杂和不掺杂。通过电子束感应电流（EBIC）光谱验证了所制造的膜的电连接。所开发的方法和材料可用于制造高质量的柔性无机光电子器件。
2019-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Chemical trends of substitutional transition metal dopants in diamond: an ab initio study
采用密度泛函理论，采用交换关联势的广义梯度近似，计算了中性替位过渡金属掺杂金刚石的电子和磁性. Ti和Fe是磁性的，而V、Cr和Mn的基态是磁性的，自旋完全位于磁性离子上。对于Co、Ni和Cu，基态是磁性的，自旋分布在过渡金属离子和最近邻碳原子上;此外，在源于掺杂剂的3d衍生能级和最近邻碳的2 p衍生悬挂键的杂化的带隙中发现了束缚态。为了描述磁相互作用的起源，提出了一个p{d杂化模型。该模型预测的高自旋低自旋的转变下，镍和铜的压缩应变。
2012-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Transparent and flexible polymerized graphite oxide thin film with frequency-dependent dielectric constant
在这里，我们报告的透明和灵活的聚合氧化石墨，这是由碳与sp3杂化轨道和非平面的环结构，并在室温下，其介电常数的分散体。这种频率依赖性使得材料适合于产生小型化、柔性和透明的可变电容器，从而允许更小和更简单的集成电子器件。我们讨论这种极化率的空间电荷效应。
2010-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Towards $\textit{ab initio}$ identification of paramagnetic substitutional carbon defects in hexagonal boron nitride acting as quantum bits
讨论了六方氮化硼（hBN）中的顺磁替位碳（C $_\text{B}$，C $_\text{N}$）缺陷作为量子比特的候选者。它们的识别和适用性接近通过光致发光（PL），电荷跃迁，电子顺磁共振，光检测磁共振（ODMR）光谱。通过高效的平面波周期性超原胞\textit{ab initio}密度泛函理论方法揭示了其中几个明显的趋势。特别是，这产生了对C $_\text{B}$和C $_\text{N}$之间的分离的作用的洞察。在大多数情况下，中性和单电荷的基态的缺陷之间的电荷跃迁被预测为实验上可访问的，因为电荷跃迁能级（CTL）的位置位于带隙内。还讨论了\textit{A posteriori}的电荷修正。通过与最近观察到的PL和ODMR光谱的比较，发现了实验孤立的单自旋中心作为中性C $_\text{B}$点缺陷的近似识别。
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
$\textit{Ab initio}$ and group theoretical study of properties of the $\text{C}_\text{2}\text{C}_\text{N}$ carbon trimer defect in h-BN
面元氮化硼（h-BN）由于其潜在的具有吸引人的光学和自旋性质的光学活性缺陷而成为量子信息处理的有前途的平台。最近的研究表明，碳三聚体可能是负责在可见光谱范围内的h-BN的单光子发射的缺陷。在本理论研究中，我们结合群论与密度泛函理论（DFT）计算来预测中性$\text{C}_\text{2}\text{C}_\text{N}$碳三聚体缺陷的性质。我们发现这种缺陷的多电子态以及可能的辐射和非辐射跃迁的自旋轨道和自旋自旋相互作用的帮助。我们还研究了外磁场和基态超精细相互作用的哈密顿量。最后，我们使用Lindblad主方程模型中的研究结果来预测光学检测的磁共振（ODMR）信号和$g^2(τ)$关联函数。我们的发现可能在量子信息应用中产生重要成果，例如用于量子网络和量子传感的量子中继器。
2021-10-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Effects of axial torsion on sp carbon atomic nanowires
密度泛函理论中的从头计算结合团簇束沉积纯碳膜的实验拉曼光谱，提供了由sp^3或sp^2终止稳定的sp-碳链的一致图像，后者对扭转应变敏感。这种未被探索的效应承诺了许多令人兴奋的应用，因为它允许人们修改费米能级附近的导电状态，并打开和关闭链上的π电子磁性。
2009-05-18 cond-mat.mtrl-sci
