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碳纳米管-硅纳米线复合结构的形成和热稳定性
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:0
  • 页码:7781-7787
  • 语言:中文
  • 分类:O733.1[理学—晶体学] TN304.12[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]湘潭大学量子工程与微纳能源技术研究所,湘潭411105, [2]湘潭大学物理系,湘潭411105
  • 相关基金:国家自然科学基金面上项目(批准号:10774127)和湖南省教育厅项目(批准号:07C753)资助的课题.
  • 相关项目:量子薄膜掺杂理论
中文摘要:

通过分子动力学方法模拟了在碳纳米管内填充一定数目的半导体元素硅形成碳纳米管-硅纳米线复合结构的过程,并采用Lindemann指数研究了这种复合结构的热稳定性.计算结果表明,当考虑碳纳米管和硅纳米线轴向方向的周期性边界条件之后,在C(13,0)和C(14,0)碳纳米管内能够形成亚稳结构的硅纳米线Si16NW和Si20NW,从而获得一种碳纳米管-硅纳米线的新型复合结构.通过计算这种复合结构的Lindemann指数,可以看到由于碳纳米管的保护作用,碳纳米管包裹的硅纳米线的熔点远高于自由空间中相同尺寸的硅纳米线熔点.而通过硅纳米线团簇和不同管径的碳纳米管相互作用能的计算,我们发现C(14,0)纳米管除了对Si20NW有一种限制性保护作用之外,对硅纳米线还存在一种径向应力(径向压缩),这种应力使碳纳米管内的Si20NW具有更高的熔点,而当Si20NW轴向方向为自由边界条件时,这种径向应力将通过硅纳米线的形变而释放出来,从而使碳纳米管内的硅纳米线团簇的熔点降低更多.

英文摘要:

We have studied the formation process of carbon nanotube-silicon nanowire compound structures by using empirical molecular dynamics method and their thermal stability by empolying Lindemann index. Our results show that, in some cases, liquid Si encapsulated in C(13,0) and C(14,0) carbon nanotubes can crystallize into nanowires composed of linked Si_16 and Si_20 fullence cages, respectively. The Si nanowire inside the carbon nanotube has higher melting temperature then the Si nanowire in free space. By calculating interaction potential energy between SiNW clusters and carbon nanotubes with different diameters, we have found that the radial stress on Si_20NW induced by the carbon nanotube can increase melting temperature of Si_20NW. For Si_20NW under free boundary condition, this radial stress can be released by the deformation of Si_20NW which results in decrease of the melting temperature of Si_20NW cluster.

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期刊论文 44
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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876