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采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了碳原子环对水分子的吸附行为,比较了不同吸附位置下体系能隙、费米能以及吸收光谱的区别.研究结果表明,碳原子环上的水分子吸附只是物理吸附,且水分子吸附位置不同对体系的电学与光学性能产生显著影响.特别是水分子的吸附为放热过程,由于水分子吸附,使体系的能隙以及费米能级发生改变,将影响体系的物理化学性质.此基础上研究了体系的吸收光谱,计算结果发现,体系的吸收峰位置会随水分子吸附位置的改变而发生振荡移动.

关键词: 碳原子环 , 水分子吸附 , 第一性原理

具有边缘缺陷石墨烯纳米结的自旋输运特性

安丽萍 , 刘念华

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(12)60012-2

利用第一性原理研究了两种具有边缘缺陷石墨烯纳米结的自旋输运,即边界氢原子饱和和未被饱和两种情况.结果表明:边缘缺陷改变了电子的输运行为.对于完整的石墨烯纳米带,两种自旋的电子在费米能级附近是完全简并的；对于含有边缘缺陷的石墨烯纳米结,两种自旋的电子在费米能级附近的很大能量范围内表现出自旋分离.电子局域态密度可进一步说明这种输运行为.这些纳米结可产生与自旋相关的极化电流.特别对于未饱和的缺陷结,在任何偏压下都有较高的自旋滤波效率.

关键词: 石墨烯纳米带 , 边缘缺陷结 , 自旋输运

双周期厚度调制的多量子阱的透射谱

王同标 , 刘晓亮 , 尹承平 , 刘念华

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2006.04.042

采用传输矩阵方法,研究了一维双周期厚度调制的多量子阱的透射谱.当量子阱的宽度被周期性地调制时,在原来的单一周期势的禁带中出现了一些窄带,落在这些窄带内的电子具有较强的局域性.

关键词: 双周期 , 量子阱 , 局域化

掺杂对锯齿形(Zigzag)石墨烯纳米带输运性质的影响

安丽萍 , 刘春梅 , 刘正方 , 刘念华

材料导报

基于第一性原理计算,研究了掺杂对锯齿形石墨烯纳米带电子输运性质的影响.研究发现,掺杂原子种类、掺杂位置的不同将对电子输运产生极大的影响.当中间散射区域的中心C原子被B杂质原子代替时,在电子输运谱的费米能级以下会出现一个零透射的波谷,而另一侧则不变;当带中心杂质为N原子时情况正好相反.零透射波谷的出现意味着有带隙产生,即发生了从金属到半导体的转变.当杂质原子从中心位置移到带边缘时,波谷将移到费米能级的另一侧,从而引起从受主到施主特征的转变,这是杂质原子的束缚态与边缘态相互作用的结果.

关键词: 第一性原理 , 锯齿形石墨烯纳米带 , 掺杂 , 输运性质

Kerr非线性对一维光子晶体中场分布的调制

徐旭明 , 刘念华

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.02.010

本文研究Kerr非线性对一维光子晶体中场分布的影响.计算光子晶体中加入Kerr非线性材料后,入射光强及频率对光子晶体中场分布形态的调制.当入射光强较小时,场分布的节点个数随光量子阱中束缚态频率的下降而增加;当光强足够强时,节点情况不会发生本质的改变,但由于非线性的作用,波峰会发生分裂.

关键词: 光子晶体 , Kerr非线性 , 场分布

失谐对微腔中石墨烯Faraday旋转的影响

陈忆 , 王同标 , 刘念华 , 刘江涛

人工晶体学报

利用转移矩阵方法研究了光子晶体微腔中石墨烯朗道能级间跃迁所导致的Faraday旋转.研究发现,微腔使得石墨烯的Faraday旋转增大8倍以上.特别地,微腔中石墨烯的Faraday旋转对失谐,也就是微腔的腔频和石墨烯中朗道能级间光子跃迁频率之差极为敏感.当存在一定的失谐时,微腔中石墨烯的吸收减小,微腔Q值增加,从而使得Faraday旋转角和透射率增大,且Faraday旋转谱线由对称结构变为不对称结构.

关键词: 石墨烯 , 光子晶体微腔 , Faraday旋转

一种新型多模干涉型光子晶体波分解复用器

张旋 , 廖清华 , 于天宝 , 刘念华

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2011.06.019

基于二维光子晶体中多模干涉效应(MMI)设计了一种新型的三波长波分解复用器,模拟结果表明,该结构能有效地分离1310 nm/1500 nm/1550 nm三个波段的波长.当改变该波分解复用器的相关结构参数时,该结构能拓展至其他波段.除此之外,该结构也能单独作为两波长波分解复用器对1310 nm/1550 nm实现分离.该波分解复用结构对三个波长的透射率均在91％以上.与此同时,借助于平面波展开法及时域有限差分法,对光波在该结构的传播效率及传播行为进行了计算及模拟.

关键词: 光通信 , 光子晶体 , 波分解复用器 , 多模干涉效应 , 平面波展开法 , 时域有限差分法

基于碳纳米管的纳机电系统的可控稳定振动

李健文 , 刘念华

材料科学与工程学报 doi:10.14136/j.cnki.issn 1673-2812.2017.02.007

采用数值方法研究了基于双壁碳纳米管的纳机电系统在周期性简谐驱动力作用下实现稳定振动的条件.确定了获得持久稳定的振动的系统和控制力参数.计算和分析了双壁碳纳米管的操作特性.结果表明,通过选择合适的驱动振幅和频率,能够实现双壁碳纳米管的持久稳定振动.该方法对于进一步研究基于碳纳米管的纳机电系统的设计有重要的参考价值.

关键词: 纳机电系统 , 纳米振子 , 驱动频率 , 稳定振动 , 碳纳米管

吸附缺陷对armchair型石墨烯纳米条带输运性质的影响

刘春梅 , 肖贤波 , 刘念华

人工晶体学报

本文基于第一性原理研究了单个氢原子吸附缺陷对armchair型石墨烯纳米条带电子输运性质的影响.研究发现,吸附缺陷使armchair型石墨烯纳米条带在费米面附近的导电性有所降低,但透射能隙依然存在.缺陷对透射抑制的强弱与其吸附位置有关.在完整石墨烯纳米条带的布洛赫波函数分布几率较大处引入缺陷对电子输运的阻碍作用较大.对于布洛赫波函数分布相同的情况,吸附位置越靠近石墨烯纳米条带中心,则对电子输运的阻碍作用越大.

关键词: armchair型石墨烯纳米条带 , 吸附缺陷 , 电子输运性质