硼氮纳米带上线缺陷的结构及其性质的研究

一维纳米带的结构与性质是当今凝聚态物理和纳米科技研究的热点，硼氮纳米带具有与石墨纳米带相似的一维结构，其电子性质受缺陷结构的影响而产生丰富的物理现象。本项目采用第一性原理与统计模型相结合的方法，开展硼氮纳米带上线缺陷的结构与性质的研究工作。发展针对硼氮二元体系的有效模型与计算方法，研究硼氮纳米带上线缺陷的结构及其稳定性，预言稳定的线缺陷结构，得到相应的化学势相图。本项目将探索纳米带上尺寸、形状、对称性等因素对于线缺陷的影响，研究线缺陷对于硼氮纳米带物理性质的改变，揭示线缺陷对纳米带的电子性质、磁性质、力学性质和输运性质的调控规律。通过在线缺陷结构周围的吸附、掺杂和连接，进一步调控其物理性质，并在此基础上设计和预言新型功能化的硼氮纳米材料。本项目的理论研究与模型计算，将为相关实验研究提供理论支持，展现硼氮纳米材料的新现象、新性质、新机制，为发展新型纳米器件提供物理基础。

一维纳米带的结构与性质是当今凝聚态物理和纳米科技研究的热点，硼氮纳米带具有与石墨烯纳米带相似的结构特性，其电子性质受缺陷结构的影响而产生丰富的物理现象。在本项目中，我们利用第一性原理和统计模型相结合的方法，开展了硼氮纳米带的相关研究工作，并取得了如下主要创新性研究成果：研究了具有立体结构的三翼硼氮纳米带，得到了多种稳定的三翼纳米结构，发现了纳米带的连接处有线缺陷的存在，探索了三翼纳米带丰富的电子性质，揭示了其依赖于连接处的成键特征和原子类型的物理规律；研究了三翼碳纳米带的结构与性质，发现通过原子链连接的纳米带在连接处会形成558线缺陷，揭示了线缺陷导致的纳米带铁磁性金属特征，预测了由边缘原子连接所形成的亚铁磁半导体纳米带，以及外加电场对其电子结构的调控作用；研究了同性48线缺陷对硼氮平面电子性质的影响，得到了过渡金属在线缺陷处吸附掺杂所形成的稳定结构，发现了过渡金属吸附所带来的丰富的电学、磁学性质；研究了三角形空位缺陷在硼氮平面中的磁基态，发现了外部应变对缺陷处磁结构的调制机制，预测了空位缺陷对于石墨烯/硼氮双层的影响，揭示了应变调控石墨烯掺杂状态的物理机制；开展了对氟化硼氮双层的研究，发现通过半氟化可以改变硼氮双层的纳米结构，从而实现对其电子性质、磁性质的有效调控；此外还开展了其它相关纳米材料的研究工作，探索了表面修饰、结构组分、有序排列所带来的性质影响和变化规律。我们的研究工作得到了硼氮纳米带中多种可能的线缺陷结构、揭示了结构缺陷对于硼氮纳米材料的电子性质、磁性质的影响和调控机制，发现了吸附掺杂、杂化连接、外加电场对其物理性质的进一步调控作用，为设计和预言新型功能化的硼氮纳米材料提供了扎实的理论基础和可靠的理论依据。