納米結(jié)構與性能的理論計算與模擬

《納米科學與技術》叢書序
第1章 量子輸運
1.1 引言
1.2 電子輸運理論方法簡介
1.2.1 Boltzmann 方程
1.2.2 線性響應
1.2.3 散射（Landauer-B¨uttiker）公式
1.2.4 非平衡態(tài)格林函數(shù)公式
1.2.5 含時電子輸運
1.3 界面電阻
1.3.1 金屬的界面電阻
1.3.2 Al/Ag 界面各向異性的成因
1.3.3 Al/Ag 的界面無序散射
1.3.4 Al/Ag 界面的結(jié)構弛豫及其對輸運的影響
1.3.5 其他晶格匹配的界面
1.3.6 晶格不匹配的界面
1.4 非局域自旋閥中的自旋輸運
1.4.1 磁電電路理論
1.4.2 非局域自旋閥輸運的理論模型
1.4.3 非局域角度磁電阻和自旋轉(zhuǎn)矩
1.5 鐵磁/超導界面
1.5.1 Andreev 電導的散射公式表示
1.5.2鐵磁超導界面的BTK理論與自旋翻轉(zhuǎn)效應
1.5.3 Andreev 電導譜計算實例
1.6 隧道結(jié)
1.6.1Fe/vac/Fe的輸運
1.6.2Fe/MgO/Fe的輸運與自旋轉(zhuǎn)矩效應
1.7 總結(jié)
參考文獻
第2章 半導體自組織量子點的微觀贗勢理論
2.1 量子點的結(jié)構、生長和應用
2.1.1 量子點的分類
2.1.2 自組織量子點的生長
2.1.3 單量子點的獲得及其光譜
2.1.4 自組織量子點的應用
2.1.5 1982～2010 年自組織量子點研究的主要進展
2.2 半導體量子點的微觀贗勢理論
2.2.1 晶格弛豫的微觀模型：價鍵模型
2.2.2 單粒子能級：經(jīng)驗贗勢方法
2.2.3 多體問題的組態(tài)相互作用方法
2.3 量子點的單粒子能級和多粒子相圖
2.3.1InAs/GaAs和InAs/InP量子點中的應變
2.3.2 單粒子的能級和波函數(shù)
2.3.3 量子點的多粒子相圖
2.4 InAs/GaAs和InAs/InP量子點的光學性質(zhì)
2.4.1InAs/GaAs和InAs/InP量子點中的激子能量和偏振性質(zhì)
2.4.2 激子、雙激子和帶電激子的結(jié)合能
2.4.3 激子、雙激子以及帶電激子的壽命
2.4.4 高帶電激子的發(fā)光譜
2.5 量子點中的精細結(jié)構劈裂及控制
2.5.1 量子點糾纏光源
2.5.2 精細結(jié)構劈裂和量子點的對稱性
2.5.3InAs/InP和InAs/GaAs量子點中的FSS
2.5.4 精細結(jié)構劈裂、發(fā)光偏振在單軸應力下的關系
2.6 總結(jié)
參考文獻
第3章 納米光子學常用的數(shù)值計算方法
3.1 引言
3.1.1 納米光子學簡述
3.1.2 光子晶體
3.1.3 表面等離子體光子學
3.1.4 納米光子學器件前沿
3.2 光子晶體能帶計算與平面波展開方法
3.2.1 引言和理論基礎
3.2.2 三維光子晶體普遍理論
3.2.3 二維光子晶體理論
3.2.4 計算實例
3.2.5 小結(jié)
3.3 時域有限差分方法
3.3.1 引言和理論基礎
3.3.2 數(shù)值迭代方法
3.3.3 數(shù)值穩(wěn)定性條件
3.3.4 吸收邊界條件
3.3.5 激勵源設置
3.3.6 計算流程
3.3.7 FDTD 方法在光子晶體上的應用
3.3.8 計算實例
3.3.9 小結(jié)
3.4 基于平面波展開的傳遞矩陣方法
3.4.1理論基礎和T傳遞矩陣和S傳遞矩陣的推導
3.4.2 結(jié)構對稱性的應用和問題的簡化
3.4.3 光子晶體透射和反射光譜求解
3.4.4 光子晶體能帶結(jié)構求解
3.4.5Bloch模式散射方法
3.4.6 計算實例
3.4.7傳遞矩陣方法和FDTD方法的比較
3.4.8 小結(jié)
3.5 特殊幾何結(jié)構與解析模式方法
3.5.1 光散射的基本理論
3.5.2 圓柱形介質(zhì)顆粒的散射
3.5.3 球形介質(zhì)顆粒的散射理論
3.5.4 多重散射理論
3.5.5 小結(jié)
3.6 金屬納米顆粒與離散偶極子方法
3.6.1 離散偶極子近似方法的模型與理論
3.6.2與Mie理論以及實驗的比較
3.6.3 金屬納米顆粒共振模式的定量分析方法
3.6.4 銀納米立方體的共振模式分析
3.6.5 小結(jié)
3.7 總結(jié)和展望
參考文獻
第4章 基于石墨烯納米帶的電子器件設計
4.1 石墨烯納米帶的基本結(jié)構和性質(zhì)
4.1.1 石墨烯納米帶的結(jié)構特征和制備
4.1.2 石墨烯納米帶的電子性質(zhì)
4.1.3 zigzag 型石墨烯納米帶的電子輸運性質(zhì)
4.2 缺陷對石墨烯納米帶電子學性質(zhì)的影響
4.2.1 石墨烯納米帶邊緣的本征缺陷
4.2.2 石墨烯納米帶中的雜質(zhì)缺陷
4.3 石墨烯納米帶邊緣的化學修飾
4.3.1 原子和原子基團對石墨烯納米帶邊緣懸掛鍵的飽和
4.3.2 氣體分子在懸掛鍵上的吸附
4.4 石墨烯納米帶的褶皺
4.4.1 石墨烯納米帶的邊緣穩(wěn)定性
4.4.2 石墨烯納米帶邊緣的穩(wěn)定方法：懸掛鍵飽和以及邊緣重構
4.5 基于石墨烯納米帶的場效應晶體管設計
4.5.1基于石墨烯納米帶的Z字形場效應晶體管
4.5.2基于石墨烯納米帶的Z字形單極性場效應晶體管
4.5.3基于單根zigzag型石墨烯納米帶的直線型場效應晶體管
4.6 總結(jié)
參考文獻
第5章 納米尺度受限水的流動特性及浸潤特性
5.1 引言
5.2 外力引起的形變對納米通道內(nèi)水分子行為的影響
5.2.1 模擬系統(tǒng)
5.2.2 水分子數(shù)與凈流量變化
5.2.3 水分子的概率密度分布
5.2.4 碳納米管內(nèi)的氫鍵
5.2.5 水分子取向
5.2.6 自由能的計算
5.2.7 駐波形狀密度分布產(chǎn)生的機制
5.2.8 碳納米管良好開關效應的理論分析
5.2.9 小結(jié)
5.3 外加電場對于納米通道內(nèi)水分子行為的影響
5.3.1 外加電場的開關效應
5.3.2 小結(jié)
5.4 外部電荷分布引起的碳納米管中水分子的定向傳輸
5.4.1 模擬系統(tǒng)
5.4.2 小結(jié)
5.5 利用電荷操縱單壁碳納米管內(nèi)的生物分子
5.5.1 模擬系統(tǒng)
5.5.2 操控單壁碳納米管內(nèi)的水和短肽分子混合體
5.5.3 電荷的移動速率和距管壁的距離對操縱的影響
5.5.4 操控單壁碳納米管內(nèi)含帶電殘基的生物分子
5.5.5 實驗可行性
5.5.6 小結(jié)
5.6 外界環(huán)境對納米管道中水流傳輸行為的影響
5.7 納米通道長度對于其內(nèi)水分子行為的影響
5.8 表面有序水對表面浸潤性質(zhì)的影響
5.8.1 模擬系統(tǒng)
5.8.2 水層上的水滴
5.8.3 實驗可能性
5.8.4 小結(jié)
5.9 總結(jié)
參考文獻
第6章 多鐵性納米結(jié)構磁電效應的計算模擬與器件設計
6.1 引言
6.2 多鐵性磁電納米結(jié)構的連續(xù)介質(zhì)理論模擬
6.2.1 正磁電效應的連續(xù)介質(zhì)理論模擬
6.2.2 逆磁電效應的連續(xù)介質(zhì)理論模擬
6.2.3 基于連續(xù)介質(zhì)理論計算的新型磁電器件設計
6.3 多鐵性磁電納米結(jié)構的第一性原理計算
6.3.1 界面成鍵型磁電效應
6.3.2 界面自旋極化載流子調(diào)制的磁電效應
6.3.3 基于第一性原理計算的新型磁電器件設計
6.4 多鐵性磁電納米結(jié)構的相場模擬
6.4.1 正磁電效應的相場模擬
6.4.2 逆磁電效應的相場模擬
6.4.3 基于相場模擬的新型磁電器件設計
6.5 結(jié)語
參考文獻
第7章 基于理論計算的能帶調(diào)控及熱電材料設計
7.1 引言
7.2 理論方法
7.2.1 密度泛函理論簡介
7.2.2 玻爾茲曼電輸運理論
7.2.3 能帶與電輸運性能若干問題的探討
7.2.4 基于分子動力學的晶格熱導計算方法
7.3Ⅰ型過渡金屬替換Ba8MxGe46.x 籠合物組分及能帶調(diào)控
7.4 Half-Heusler 化合物中的理論篩選
7.5 填充方鈷礦能帶及最佳摻雜量的研究
7.5.1 n 型填充方鈷礦
7.5.2 p 型填充方鈷礦
7.6 晶格熱導率計算在材料中的應用
7.7 結(jié)語
參考文獻
第8章 原子團簇的理論模擬
8.1 團簇簡介及研究狀況
8.1.1 團簇的基本性質(zhì)
8.1.2 團簇理論研究的主要方向
8.2 團簇研究的理論方法
8.2.1 經(jīng)驗勢方法
8.2.2 半經(jīng)驗方法
8.2.3 第一性原理方法
8.3 團簇的結(jié)構確定和電子性質(zhì)
8.3.1 Si 團簇的生長模式及光電子能譜
8.3.2 Gen 團簇的電子性質(zhì)與極化率
8.4 過渡金屬團簇的磁性質(zhì)
8.4.1 Sc 團簇隨尺寸變化的磁性質(zhì)
8.4.2 雙金Co-Cu團簇隨組分變化的磁行為
8.4.3 [Mn13@Au20].與[Co13@Au20].包裹團簇的磁行為
8.4.4 雙金Co-Mn團簇中的磁非共線性行為
8.5 團簇的吸附行為
8.5.1 Sc團簇對O原子、CO分子的吸附行為
8.5.2 Vn團簇對O2、C2H4分子的吸附和共吸附行為
8.5.3 雙金Co-Mn團簇對CO分子的吸附行為
8.6 結(jié)語與展望
參考文獻
第9章 金屬表面分子自組裝的理論研究
9.1 引言
9.2 金屬表面自組裝單分子層的基礎理論
9.2.1 金屬表面電子結(jié)構及其功函數(shù)
9.2.2 從單分子到單分子層
9.2.3 金屬表面自組裝單分子層
9.3分子主體極化率對Au（111）面自組裝層電子結(jié)構的影響
9.3.1 研究動機及研究體系
9.3.2 計算細節(jié)
9.3.3 分子主體的電子性質(zhì)
9.3.4表面SAMs結(jié)構
9.3.5 Au（111） 面自組裝層的電子結(jié)構
9.3.6 小結(jié)
9.4 金屬與自組裝層之間的成鍵偶極
9.4.1 研究動機及研究體系
9.4.2 計算細節(jié)
9.4.3 飽和分子方法
9.4.4 自由基方法
9.4.5 小結(jié)
9.5 Au（111） 表面吸附吡啶自組裝層的電子結(jié)構
9.5.1 研究動機及研究體系
9.5.2 計算細節(jié)
9.5.3 結(jié)合能
9.5.4 孤立分子層的電子結(jié)構
9.5.5 電荷重排與成鍵偶極
9.5.6電荷重排發(fā)生延伸的根源——費米能級釘扎
9.5.7 功函數(shù)改變
9.5.8 能級排布
9.5.9 小結(jié)
9.6 Au（111） 表面吸附閉殼層分子形成自由基分子層
9.6.1 研究動機和研究體系
9.6.2 計算細節(jié)
9.6.3 吸附能
9.6.4 自旋限制計算與金屬性非磁性分子層
9.6.5 自旋極化計算與磁性分子層
9.6.6 閉殼層分子層通過吸附形成自由基分子層的機理
9.6.7 氧化還原反應觸發(fā)的光磁性質(zhì)開關
9.6.8 小結(jié)
9.7 總結(jié)與展望
參考文獻