氧吸附和拓撲缺陷對碳納米管電子輸運性能的影響.pdf

1、由于傳統(tǒng)微電子技術接近其物理極限以及微加工技術的發(fā)展，納電子學的研究日益得到重視。其中單壁碳納米管(SWCNTs)以其準一維的分子結構和奇特的電學性能備受矚目。實驗和理論研究表明，表面吸附效應和拓撲缺陷效應對SWCNTs的電學性能有著重要的影響。本文以此為切入點，詳細地研究了氧吸附和拓撲缺陷對SWCNTs的電子輸運性能的影響。 運用密度泛函理論，對氧吸附在半導體型SWCNTs的束縛能、吸收光譜以及能帶結構進行了詳細研究。經過對不

2、同的物理吸附模型進行結構馳豫后，發(fā)現(xiàn)氧分子將優(yōu)先吸附在六元碳環(huán)的內側，其束縛能、本征光吸收峰以及雜質吸收峰的位置與實驗結果一致。能帶結構表明，氧的摻雜子能帶出現(xiàn)在費米能級處，將可能使SWCNTs出現(xiàn)p型導電行為。吸收光譜解釋了光致電導率下降效應依賴于入射光頻率的現(xiàn)象。而發(fā)生穩(wěn)定的化學吸附時，半導體型SWCNTs的帶隙變窄，能帶明顯分裂，并且在紅外和可見光范圍沒有光吸收。 運用密度泛函結合非平衡格林函數(shù)方法，對含有Stone-Wa

3、les缺陷的(5，5)金屬型SWCNTs的電子態(tài)密度和輸運性能進行了研究。結果表明，由兩個五元環(huán)—七元環(huán)(5-7)拓撲缺陷對構成的Stone-Wales形變使價帶和導帶中出現(xiàn)缺陷態(tài)，導致相應能級的電子散射。由于管束效應，在費米能級處出現(xiàn)了贗隙，并在透射概率曲線中造成陡峭的透射凹谷。 對含一個5-7拓撲缺陷對的(7，0)-(6,0)SWCNT異質結的電子結構和輸運性能進行了研究。從局域態(tài)密度(LDOS)研究發(fā)現(xiàn)，在界面附近存在指數(shù)