1、本論文內(nèi)容分為兩部分。第一部分是使用基于密度泛函理論的第一性原理方法計(jì)算研究了化合物晶體的各向異性光學(xué)性質(zhì)以及Heusler合金晶體的磁光效應(yīng)（AuMnSb和AuMnSn）；另一部分是建立碳管模型，采用經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算單根和陣列碳納米管的場(chǎng)發(fā)射性能，并且使用靜電場(chǎng)增強(qiáng)絲網(wǎng)印刷法制備并測(cè)試了單壁碳納米管薄膜的場(chǎng)發(fā)射性能。
　　 在第一部分中，我們首先研究了高溫超導(dǎo)體MgB?和LaFeAsO的各向異性光學(xué)性質(zhì)?；诿枋龉鈱W(xué)性質(zhì)的

2、理論計(jì)算原理和方法，計(jì)算了MgB?和LaFeAsO的光電導(dǎo)譜、反射譜以及電子能量損失譜。
　　 對(duì)于MgB?，從光電導(dǎo)譜上來(lái)看，x方向與z方向有很大差別，而在反射譜與電子能量損失譜中，x方向與z方向的特征峰位置都是相互吻合的。從光導(dǎo)譜來(lái)看，沿x方向的第一個(gè)帶間吸收峰出現(xiàn)在20000 cm?1處，而沿z方向出現(xiàn)在40000cm?1處?？紤]到溫度效應(yīng)對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響，在計(jì)算光學(xué)矩陣元時(shí)，加入Lorentz展寬δ=0.10 eV。本

3、文計(jì)算結(jié)果和最近實(shí)驗(yàn)結(jié)果取得較好的一致，只有在帶間吸收譜峰位置和實(shí)驗(yàn)之間存在約1000 cm?1(～0.124 eV)的差別。總體上計(jì)算結(jié)果從定性上和定量上都與最新MgB?各向異性光電導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在誤差范圍內(nèi)符合很好。
　　 對(duì)于LaFeAsO，從光電導(dǎo)譜上來(lái)看，x方向與z方向有著很大差別，而在反射譜與電子能量損失譜中，x方向與z方向的特征峰位置在能量較高處都是相互吻合的。從光導(dǎo)譜來(lái)看，沿x方向的第一個(gè)帶間吸收峰出現(xiàn)在1.3 eV

4、處，而沿z方向出現(xiàn)在1.5 eV處?？紤]到溫度效應(yīng)對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響，在計(jì)算光學(xué)矩陣元時(shí)，加入Lorentz展寬δ=0.10 eV。這是首次在LaFeAsO光學(xué)性質(zhì)方面給出的理論計(jì)算結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)具有很好的指導(dǎo)意義。
　　 作為Heusler合金晶體的AuMnSb和AuMnSn的磁光效應(yīng)無(wú)論在實(shí)驗(yàn)上還是在理論上都受到了廣泛的關(guān)注，并且在實(shí)驗(yàn)以及理論的研究中存在著許多不同的觀點(diǎn)。本文中的研究，使用FLAPW方法為AuMnSb和AuM

5、nSn的磁光效應(yīng)在理論計(jì)算上提供了較為可靠參考。在恰當(dāng)?shù)腖orentzian展寬下，例如δ=0.4 eV，AuMnSb的理論計(jì)算結(jié)果表明在光子能量為0.6eV，1.0eV和5.3eV處存在著Kerr旋轉(zhuǎn)角的峰值分別為+0.5°，-1.7°和-1.8°。而對(duì)于AuMnSn，存在這較多的峰值，分別為0.3eV處的+0.1°，0.7eV處的-0.2°，1.5eV處的+0.2°，2.5eV處的+0.25°，5.3eV處的-0.45°和6eV處的

6、+0.2°。
　　 第二部分，我們首先建立新的碳納米管模型，而后對(duì)于碳納米管的單根以及陣列的場(chǎng)發(fā)射性能進(jìn)行了研究。
　　 根據(jù)單根碳納米管模型模型，我們得到了影響陰陽(yáng)極板間單根碳納米管頂端的場(chǎng)強(qiáng)變化的不同參數(shù)。并且運(yùn)用模擬電荷和鏡像電荷導(dǎo)出單根碳納米管尖端場(chǎng)增強(qiáng)因子關(guān)于長(zhǎng)徑比的簡(jiǎn)單線型公式。利用此模型同時(shí)也可得到相應(yīng)的頂端電場(chǎng)分布，其計(jì)算結(jié)果表明電場(chǎng)分布并不明顯依賴碳納米管的長(zhǎng)徑比。并且碳納米管柱面的場(chǎng)發(fā)射電流微弱，與頂

7、端的場(chǎng)發(fā)射電流相比可以忽略。
　　 在單根碳納米管模型的基礎(chǔ)上，我們建立了碳納米管陣列模型。在模型的內(nèi)部設(shè)立一些虛擬電荷，根據(jù)邊界條件，建立方程組，求出各虛擬電荷電量。在得到各個(gè)虛擬電荷電量及位置，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)定義，通過推導(dǎo)得出陣列中碳納米管尖端的場(chǎng)增強(qiáng)因子和頂部場(chǎng)強(qiáng)分布。計(jì)算結(jié)果表明，碳納米管尖端的場(chǎng)增強(qiáng)因子隨碳納米管陣列間距的減少而減?。魂嚵兄刑技{米管頂部的相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)分布與單根碳納米管頂部相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)分布非常相近。最后通過Fowler

8、-Nordheim方程，求出碳納米管陣列最佳場(chǎng)發(fā)射電流的發(fā)射條件，如陣列間距與碳管長(zhǎng)度的比值和碳管本省的長(zhǎng)徑比。我們的研究表明，隨著碳管長(zhǎng)徑比的增加，降低陣列間距與碳管長(zhǎng)度的比值，才可以獲得最佳場(chǎng)發(fā)射電流。
　　 本文的最后，我們使用絲網(wǎng)印刷法制備了單壁碳納米管陰極薄膜，經(jīng)過～6KV高壓靜電場(chǎng)處理，組裝成場(chǎng)發(fā)射顯示器，并測(cè)試了其場(chǎng)發(fā)射性能。我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過高壓靜電場(chǎng)處理的單壁碳納米管場(chǎng)發(fā)射陰極的開啟電場(chǎng)和閾值電場(chǎng)分別降低到1.22

9、V/μm和Erh=2.32 V/μm。實(shí)驗(yàn)中采用的單壁碳納米管是由電弧放電法制備。電弧放電制備的單壁碳納米管管徑較直，缺陷較少。使用高壓靜電場(chǎng)作用在絲網(wǎng)印刷的單壁碳納米管薄膜上，由于各個(gè)碳管上帶了同性電荷，在同性電荷的排斥作用下，從薄膜中直立起來(lái)，露出了尖端，從而獲得更好的場(chǎng)發(fā)射性能。與此同時(shí)，我們還發(fā)現(xiàn)高壓靜電場(chǎng)增強(qiáng)方法對(duì)于化學(xué)氣相沉積制備的多壁碳納米管沒有明顯作用。我們推斷，可能是由于化學(xué)氣相沉積制備的多壁碳納米管都是彎曲的，并且相