通过径向变形在碳纳米管中实现可逆带隙工程

我们系统地分析了径向变形对锯齿形和臂车形单壁碳纳米管原子结构和电子结构所产生的影响，采用第一性原理平面波方法。通过施加径向应变将纳米管的圆形横截面扭曲为椭圆形。对受该应变作用下的纳米管原子结构进行完全优化，并进行自洽电子结构计算，以确定各能带对径向变形的响应。通过径向应变在弹性范围内闭合绝缘体的带隙，最终引发绝缘-金属相变。利用这一特性，可在单个纳米管上形成带隙可调且可逆的多量子阱结构，并从第一性原理计算得到其能带排列。计算了由于径向变形产生的弹性能及弹性常数，并与古典理论进行比较。