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摘要近年来，由于半金属材料在两个能带分别具有金属和半导体特性，使其在自旋电子学中具有很大的应用潜能，从而使对半金属材料的探索成为热门研究领域之一。Du等人用密度泛函理论首次证实了最近实验实现的石墨型C4N3（g-C4N3）二文材料显示的铁磁基态；同时，还进一步发现这种材料具有半金属特征。这一结果的报道引发了对无过渡金属元素掺杂的石墨型C4N3（g-C4N3）特殊性能的极大关注。研究结果有助于开辟一条寻找半金属材料的新途径--无金属元素掺杂的半金属材料，这有利于丰富及促进自旋电子学领域的发展。然而，材料的实际应用往往会受到外界环境的影响，因此，有必要对C4N3在不同环境下（比如应力，温度等）的物性进行系统研究，。本论文的主要工作就是理论研究不同应力对石墨型C4N3（g-C4N3）的电学特性和磁学特性的影响。20896
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关键词：石墨型C4N3结构 半金属特性 金属性 自旋电子
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title Strain effects on the physical properties of C4N3
Abstract
Due to the half-metallic materials have the metallic and semiconducting properties, it has great potential application in spintronics, and the search for half-metallic materials have become one of the hottest research fields recently. Du et al.who first confirmed recent experimental realization of graphite C4N3 (g-C4N3) two-dimensional material display of the ferromagnetic ground state by density functional theory. Meanwhile, they found that this material has the Semi-metallic characteristics.This report caused the great concern for the no metal-doped graphite C4N3 (g-C4N3) special performance .The results will help to open up new ways to find a semi-metallic materials---no metal-doped semi-metallic materials.This will help to enrich and promote the development of spintronics fields.However, the practical application of the material tends to be affected by the external environment,Therefore, it is necessary to make a systematic study to the physical properties of C4N3 in various environments (such as stress, temperature, etc.).This paper mainly does theoretical study to the effects of different tensions on electrical characteristics and magnetic properties of graphite C4N3 (g-C4N3).
Keywords graphite C4N3 structure, half-metallic materials, spintronics
目 次
1 绪论 1
1.1 序言 1
1.2半金属性 1
1.2.2半金属性材料的主要用途 2
1.2.3半金属材料的特性和分类 2
1.3 石墨型C4N3（g-C4N3）及其结构 3
1.3.1标准的石墨烯的结构 3
1.3.2标准的石墨型C4N3（g-C4N3）的结构 4
1.4石墨烯以及延伸物C4N3的研究现 4
1.4.1石墨烯的研究进展 4
1.4.2 石墨烯的特点 5
1.4.3石墨型C4N3（g-C4N3）的研究及其发展 6
2 理论基础和计算软件 11
2.1 密度泛函理论 11
2.2 能带计算的方法 14
2.3 VASP计算软件 15
3计算结果及分析 16
3.1 在应力作用下C4N3的几何结构的变化 16
3.2 在应力作用下C4N3的电学特性变化 17
3.3 在应力作用下C4N3的磁性变化 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 序言
碳材料的广泛可用性和优越的物理化学属性是许多重要应用程序的核心材料。此碳材料有许多潜在的应用价值，如电气和热导率、化学稳定性和低密度，广泛运用到作电池,电极材料燃料和超级电容器以及有效的支持催化、分离、和天然气存储。一般来说碳材料可以通过热解和物理合成或由Low-vapor-pressure聚合物前提下化学合成。一层石墨，即，二文的石墨烯由于其独特的电子性质，已经吸引了相当多的研究者的关注[1–2]。当石墨切割成一文石墨烯纳米带，锯齿边上由于有限尺寸效应会产生磁性[3]。关于锯齿型石墨烯纳米带磁性的一个有趣的应用就是如Berkeley研究组预测的那样：在电场存在下的新型半金属。这开辟了新一代无金属自旋电子学发展的一个令人兴奋的途径[4,5]。石墨型C4N3（g-C4N3）由于其特殊的性能和代表性而受到人们的极大关注。由于无金属磁性和半金属特性在自旋电子学中的应用潜能，此方面的研究已逐渐成为一项热门课题。还进一步发现这种新材料具有一种内在半金属特征。研究结果有助于真正开拓无金属自旋电子学应用的广阔前景。这使得其在实际生活中的广泛应用成为可能。因此对C4N3的研究将具有重要意义。