| 摘要 | 第4-6页 |
| abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-34页 |
| 1.1 选题背景及意义 | 第11-12页 |
| 1.2 实验上已确认的碳同素异构体 | 第12-14页 |
| 1.3 实验上制备得到的未知碳晶体结构 | 第14-19页 |
| 1.4 理论工作中提出的碳晶体结构 | 第19-33页 |
| 1.4.1 三维全sp~3碳结构 | 第20-25页 |
| 1.4.2 三维sp~2-sp~3混合碳晶体结构 | 第25-27页 |
| 1.4.3 三维全sp~2碳晶体结构 | 第27-33页 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 | 第33-34页 |
| 第2章 基本理论和方法简介 | 第34-45页 |
| 2.1 密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT) | 第34-39页 |
| 2.1.1 多电子体系的量子力学描述 | 第34-35页 |
| 2.1.2 Born-Oppenheimer近似 | 第35页 |
| 2.1.3 Hartree-Fock近似 | 第35-36页 |
| 2.1.4 Hohenberg-Kohn定理 | 第36-37页 |
| 2.1.5 Kohn-sham方程及其自洽求解 | 第37-38页 |
| 2.1.6 交换关联项的处理 | 第38-39页 |
| 2.1.7 平面波赝势的引入 | 第39页 |
| 2.2 晶体结构预测理论、方法和软件介绍 | 第39-40页 |
| 2.3 晶体结构稳定性的评估 | 第40-45页 |
| 2.3.1 热力学稳定性 | 第40-41页 |
| 2.3.2 动力学稳定性 | 第41-42页 |
| 2.3.3 弹性力学稳定性 | 第42-45页 |
| 第3章 基于冷压石墨的超硬碳晶体结构的预测 | 第45-70页 |
| 3.1 引言 | 第45-47页 |
| 3.2 石墨单层上下起伏的基本结构及其氢化产物石墨烷 | 第47-52页 |
| 3.2.1 结构模型的提出 | 第47-49页 |
| 3.2.2 稳定性评估 | 第49页 |
| 3.2.3 基本电子性质 | 第49-51页 |
| 3.2.4 六种基本构型的潜在学术价值 | 第51-52页 |
| 3.3 石墨层间杂化相变的超硬产物 | 第52-63页 |
| 3.3.1 AB-堆垛石墨层间直接杂化的 567 型超硬相H-碳和S-碳 | 第53-56页 |
| 3.3.2 AB-堆垛石墨层间滑移杂化的 468 型超硬相Z4-A3B1和A4-A2B2 | 第56-59页 |
| 3.3.3 AB-堆垛石墨层间滑移杂化的 567 型超硬相Z-ACA和Z-CACB | 第59-60页 |
| 3.3.4 低能量的 585 型超硬碳晶体M-585 | 第60-63页 |
| 3.4 h-BN层间杂化相变的潜在产物bct-BN和Z-BN | 第63-65页 |
| 3.4.1 研究背景 | 第63页 |
| 3.4.2 晶体结构 | 第63-64页 |
| 3.4.3 热力学稳定性和动力学稳定性 | 第64-65页 |
| 3.4.4 电子结构和力学性能 | 第65页 |
| 3.5 冷压液态苯相变产物Hex-CH | 第65-69页 |
| 3.5.1 研究背景 | 第65-66页 |
| 3.5.2 相变过程 | 第66-68页 |
| 3.5.3 Hex-CH稳定性的讨论 | 第68-69页 |
| 3.5.4 Hex-CH的电子结构和力学性能 | 第69页 |
| 3.6 本章小节 | 第69-70页 |
| 第4章 新型碳、硅功能材料的设计 | 第70-84页 |
| 4.1 引言 | 第70-71页 |
| 4.2 超硬导电立方碳C21-sc | 第71-78页 |
| 4.2.1 晶体结构信息 | 第71-74页 |
| 4.2.2 稳定性分析 | 第74-75页 |
| 4.2.3 电子结构和力学性能 | 第75-77页 |
| 4.2.4 实验证据 | 第77-78页 |
| 4.3 直接带隙或准直接带隙半导体硅 | 第78-83页 |
| 4.3.1 晶体结构和稳定性 | 第79-81页 |
| 4.3.2 电学性能和光学性能 | 第81-82页 |
| 4.3.3 关于实验的期望 | 第82-83页 |
| 4.4 本章小结 | 第83-84页 |
| 第5章 全sp~2碳晶体结构的预测 | 第84-106页 |
| 5.1 引言 | 第84-85页 |
| 5.2.准二维全sp~2双层孔洞石墨烯胶囊 | 第85-89页 |
| 5.2.1 纳米缝纫方法的提出 | 第85-86页 |
| 5.2.2 结构模型与稳定性 | 第86-88页 |
| 5.2.3 基本的电子结构 | 第88-89页 |
| 5.2.4 潜在的应用前景 | 第89页 |
| 5.3 三维全sp~2碳晶体结构搜索 | 第89-104页 |
| 5.3.1 基本搜索方法介绍 | 第89-92页 |
| 5.3.2 立方晶系统中的系统搜索及结果 | 第92-102页 |
| 5.3.3 三维全sp~2半导体sp~2-diamond | 第102-104页 |
| 5.4 本章小结 | 第104-106页 |
| 第6章 具有特殊对称性的碳晶体结构 | 第106-117页 |
| 6.1 引言 | 第106-107页 |
| 6.2 具有十二重衍射斑点的石墨 | 第107-111页 |
| 6.2.1 石墨同素异构体介绍 | 第107-108页 |
| 6.2.2 计算方法及参数验证 | 第108页 |
| 6.2.3 结构模型及其稳定性介绍 | 第108-110页 |
| 6.2.4 基本的电子结构 | 第110-111页 |
| 6.2.5 X-ray衍射图样 | 第111页 |
| 6.3 具有五重对称性的碳晶体 | 第111-115页 |
| 6.3.1 模型搭建方法 | 第112-115页 |
| 6.3.2 稳定性评估 | 第115页 |
| 6.4 本章小结 | 第115-117页 |
| 第7章 总结与展望 | 第117-120页 |
| 7.1 总结 | 第117-118页 |
| 7.2 展望 | 第118-120页 |
| 参考文献 | 第120-133页 |
| 致谢 | 第133-134页 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 | 第134-138页 |
