内容简介
第1章二维碳基材料导论：本章概述了二维材料的发展背景，特别是二维碳基材料的兴起与其在电子、光电和储能等领域中的应用前景。阐述了碳基化合物的重要研究意义，并总结了当前二维材料领域的最新进展，特别是结构预测技术在新材料开发中的应用，以及碳基化合物的电声输运性质。第2章密度泛函理论：本章详细介绍了密度泛函理论的基本原理及其在材料研究中的应用。通过讲解薛定谔方程、Born-Oppenheimer近似、Kohn-Sham方程和交换关联泛函，阐述了密度泛函微扰理论在计算材料声子和电子输运性质中的应用，为后续研究提供理论基础。第3章晶体结构预测：本章聚焦于晶体结构预测方法，介绍了包括粒子群优化算法在内的结构搜索算法。重点介绍了CALYPSO晶体结构预测软件的应用及其在二维材料结构预测中的流程，展示如何利用这些工具预测新型二维碳基材料的结构及其物理性质。第4章超导理论：本章探讨了超导理论的基础知识，重点介绍了BCS理论及其在解释超导现象中的应用。结合密度泛函理论，详细描述了用于预测材料超导特性的计算方法，探讨了电子与声子的耦合作用对超导特性的影响。第5章二维碳硒材料：本章讨论了基于碳和硒的二维材料的结构与电声特性。通过第一性原理计算，探索了碳硒化合物的晶体结构、电子性质、电声耦合的超导性以及其可调的拓扑特性，为碳基材料的超导研究提供了理论支持。第6章三元硅-硼-碳材料：本章介绍了三元硅-硼-碳体系的结构预测与性能分析，重点研究了Si-B-C材料的几何结构、热导率和超导特性。通过理论计算，展示这些材料的优异热导性能和超导特性，讨论了其在纳米电子学和热电材料领域的潜在应用。第7章金属插层二维硼碳材料：本章研究了金属插层对二维硼碳材料超导性的影响。通过计算分析了不同类型的金属插层对材料稳定性和超导特性的调控，揭示了超导临界温度的变化规律及不同金属插层引发的超导机制，为开发高温超导材料提供了新的思路。第8章结论与展望：本章总结了本书的研究成果，阐述了通过结构预测获得的新型二维碳基材料的电声特性和超导性能。最后展望了未来二维材料领域的研究方向，指出了未来可能的应用场景和研究挑战，提出了继续探索新材料的建议。
目录介绍
目录
第1章二维材料导论1
1.1二维材料的背景1
1.1.1二维材料的兴起与现状1
1.1.2二维碳基材料的重要性7
1.1.3二维材料的结构预测8
1.2二维材料的电声输运性质15
1.2.1超导性质15
1.2.2热传导性质19
1.2.3拓扑性质20
1.3本书的主要内容与目的21
第2章理论方法23
2.1密度泛函理论23
2.1.1薛定谔方程23
2.1.2BornOppenheimer近似23
2.1.3HobenbergKohn理论24
2.1.4KohnSham方程26
2.1.5交换关联泛函27
2.1.6密度泛函微扰理论29
2.2晶体结构预测31
2.2.1结构搜索算法31
2.2.2CALYPSO 32
2.3超导理论与计算33
2.3.1BCS理论34
2.3.2计算方法35
2.4Wannier函数38
2.5Boltzmann输运方程39
2.5.1电子热导率39
2.5.2声子热导率40
2.6第一性原理计算软件包简介40
第3章二元碳硒材料
42
3.1引言42
3.2计算细节44
3.2.1结构搜索44
3.2.2密度泛函理论计算44
3.3结果与讨论45
3.3.1晶体结构45
3.3.2结构稳定性46
3.3.3电子性质49
3.3.4超导特性52
3.3.5拓扑特性55
3.4本章小结58
第4章三元硅硼碳材料
59
4.1引言59
4.2计算细节60
4.2.1结构预测60
4.2.2密度泛函理论计算61
4.3结果与讨论62
4.3.1晶体结构62
4.3.2结构稳定性63
4.3.3电子特性67
4.3.4热输运特性69
4.3.5超导特性71
4.4本章小结73
第5章金属插层二维硼碳材料75
5.1引言75
5.2计算细节77
5.3结果与讨论77
5.3.1晶体结构77
5.3.2电子性质80
5.3.3超导特性83
5.4本章小结87
第6章结论与展望88
6.1总结88
6.2展望89
参考文献90