碳纳米管是在1991年日本S．Iijima首次发现的。作为一种新的准一维纳米材料，由于其独特的结构和奇特的物理，化学和力学特性以及潜在的应用前景，尤其是利用它的电学性能在研制和开发纳米器件中发挥重要的作用，十几年来倍受人们的关注，因此成为国际纳米材料研究领域的前沿课题。通过大量的实验发现，在制备碳纳米管的过程中会有拓扑缺陷(5／7)产生，从而可形成各种‘结’，本文旨在研究含有拓扑缺陷对碳纳米管的电学性能。 本文首先在紧束缚模型的基础上，利用扩展的Su-Schriffer-Heeger(SSH)模型，在实空间研究了在完整的“zigzag”碳纳米管中引入不同分布不同排列的五边形-七边形拓扑缺陷对(5／7)所形成的各种‘结’的电学性能。计算了在碳纳米管中分别引入5／7，5／6／7，5／6／6／7拓扑缺陷所构成的(9，0)-(8，0)，(9，0)-(7，0)和(9，0)-(6，0)三种系统和沿周长方向并排引入两个五边形-七边形拓扑缺陷对所形成(9，0)-(9，0)，(8，0)-(8，0)系统的电子结构和电子态密度。在此基础上，计入系统的库仑相互作用，并对电子关联相互作用采用了Hartree—Fork自洽场近似下，研究了电子关联对碳纳米管电学性能的影响。另外，在波矢空间，我们计算了在考虑次近邻电子跃迁作用下，理想锯齿型碳纳米管(9，0)和(10，0)电子结构及电子态密度。 研究表明，这些五边形和七边形拓扑缺陷不仅改变碳管的直径，支配费米能级附近的电学行为，而且随着拓扑缺陷在碳管中分布和排列方式的不同，碳管电学性能也明显不同。因此，可以研制出基于这些‘结’的不同的电子器件基元。电子-电子相互作用使得能带结构整体向能量高的方向移动，随着电子-电子相互作用强度U、V的增大，能带宽度逐渐拓宽，而能隙的变化大小取决于u、V的取值范围；另外，计入U、V使得电荷密度发生了重新分布，而且在缺陷及其周围格点上出现了束缚电荷；费米能级向能量升高的方向移动，并且在新的费米能级点出现了电子局域态。最后，在波矢空间，研究了次近邻电子跃迁对理想锯齿型碳纳米管(9，0)和(10，0)电子结构影响，结果表明，次近邻电子跃迁使得总的能带宽度加宽，但是各能带的简并度不变，特别是金属型碳管(9，0)出现了能隙；根据参数t的不同，碳管(9，0)和(10，0)的能隙呈现不同的变化趋势。这些现象说明，拓扑缺陷，电子-电子相互作中南大学硕士学位论文摘要用，次近邻电子跃迁对碳纳米管的电学性能具有重要的作用。