扶手椅型单壁碳纳米管π电子能带及其曲线计算

为了研究单壁碳纳米管（SWNTs）的电学特性及其应用,对扶手椅型单壁碳纳米管π电子能带进行了计算.从紧束缚模型出发,利用量子理论和固体理论导出了单壁碳纳米管中π电子的能带表达式.在此基础上,利用波恩 卡门周期性边界条件和布洛赫定理建立了在管的圆周方向上波矢的量子化公式,得出了扶手椅型单壁碳纳米管中π电子能带表达式及其在布里渊区的能带曲线,并对其结果进行了深入分析和讨论,为单壁碳纳米管π电子结构的研究提供了必要且有价值的理论依据.     

钛基合金的多尺度模拟与优化设计

钛基合金微观组织复杂、与性能的关系尚不完全清楚,存在一些仅靠实验难以解决的矛盾,如钛铝金属间化合物具有良好的高温性能,但其室温塑性较低,制约其在航空发动机等领域的广泛应用;而对于医用植入合金和柔韧钛合金要求在低弹性模量条件下实现高强度。本研究针对航空发动机中应用的高温钛基合金和具有广泛应用前景的低模量多功能钛合金两类材料,充分利用信息化手段,特别是发挥超级计算的作用,通过集成电子、原子层次计算探索合金化对相变的影响、形变机制及其与变形条件的关系;借助相场动力学模拟结合热力学动力学数据库分析,揭示高温成形、热处理和使役过程中的微观组织演化动力学规律;借助有限元模拟轧辊孔型等因素对钛合金丝材成形工艺的影响,并通过实验研究加以验证,实现合金的计算辅助设计和多种性能及工艺的综合优化。     

锯齿型、螺旋型单壁碳纳米管的能带计算

在紧束缚近似方法得到的扶手椅型单壁碳纳米管能带的基础上,通过坐标变换得到了锯齿型和螺旋型单壁碳纳米管能带的数学表达式,对结构参数为（9,0）、（10,0）、（7,4）和（9,6）型单壁碳纳米管的能带曲线进行了计算,并对能带曲线的特征进行了深入讨论和分析.研究表明,当结构参数满足|m-n|=3J （J=整数）时为金属型碳纳米管,当不满足上式时为半导体型碳纳米管.由于固体的许多基本物理性质可以由固体的能带理论阐明和解释,因此,该结论对单壁碳纳米管π电子结构以及物性研究提供了有益的理论参考.     

晶体Si能带的密度泛函及第一性原理计算

针对晶体Si在二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路中的应用与其能带结构密切相关的问题,采用密度泛函理论及第一性原理的赝势平面波方法,从理论上计算了晶体Si的电子能带.计算结果表明：Si的晶格常数为0.540nm,与实验参考值相吻合;其价带宽度为11.80eV,导带宽度为9.58eV,该结果与其他学者用OPW方法所计算的结果相符合;价带与导带之间的禁带宽度为0.80eV,进一步说明了Si是良好的半导体材料.     

单壁碳纳米管场发射尖端电势模拟计算

以Maxwell电磁场理论为基础,对金属型单壁碳纳米管场发射阴极尖端附近的电势进行了模拟计算,发现在碳纳米管尖端附近,随着径向距离和轴向距离的增加,电势迅速增加;而离碳纳米管尖端较远的区域,随着径向距离和轴向距离的增加,电势增加缓慢直至为常数(即无碳纳米管时的背景场电势).说明了碳纳米管产生的激发 场为极强的小范围的局域场.该结果为单壁碳纳米管做场发射材料提供了有益的理论参考.