碳纳米管物性与场致发射特性的多尺度耦合方法研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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碳纳米管物性与场致发射特性的多尺度耦合方法研究

项目名称：碳纳米管物性与场致发射特性的多尺度耦合方法研究
项目类别：重大研究计划
批准号：90306016
申请代码：E0204
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2003-07-01-2007-07-01

项目负责人：王崇愚
负责人职称：教授
依托单位：清华大学
批准年度：2003

中文摘要：

我们基于密度泛函理论，分子动力学，有限元和质点网格法，发展处理相应于不同物性特征的多尺度耦合算法。用以表征多尺度多层次物性耦合，较系统地研究碳纳米管的基本物性以及与场致发射相关的特性。重点研究内容碳纳米管尖区的电子结构和局域态及其与场发射特性的关系，碳管的缺陷、掺杂、吸附对场发射特性的影响，带电粒子和电磁场相互作用规律；以及在应力场和温度场下碳管的原子结构及动力学行为，以及杂质缺陷复合体演化和能

中文主题词：碳纳米管；多尺度；电子结构；场致发射特性

英文摘要：

carbon nanotubes; multiscale;

英文主题词： carbon nanotubes; multiscale;

结论摘要：

本课题以提出多尺度-跨层次物理思想和建立算法，以及研究碳管的物性与场发射特征为中心目标，属材料计算物理与纳米材料的研究热点之一。该研究包括，发展多尺度-跨层次算法和相关计算技术，以及碳管的吸附、掺杂和不同结构的物理特征，场发射物理性质，量子效应和相关物理机制。本课题自主研发了第一原理离散变分线性标度并行算法（实现了10000个原子的碳管体系计算），同时提出了跨尺度协同算法- - 能量密度方法，并成功用于碳管电子输运性质研究。本项目物性研究发现，碳管尖端吸附水分子和甲基，以及过渡金属Ti、Zr，对场发射特性有增强作用，半导体碳管在Ti电极表面能够形成强化学键导致转变成金属性。并行地，我们提出了碳管场发射的新物理机制，包括电偶极发射模型和电场依赖的场增强因子；同时给出了碳管的不同手征性和半径与碳管场发射的关系，在不同温度和电场下的发射能谱特征，和层间耦合效应。上述相关研究为材料计算物理提供了多尺度- - 跨层次算法及大尺度计算技术。在物理方面，揭示了碳管的基本物性和场发射的物理特征，相关结果为实验上寻找合适的场发射材料，设计和优化场发射物理参数提供了理论依据和指引。

成果综合统计