納米管異質結電子輸運特性研究.pdf

1、納米管異質結在納米電子器件中具有較好的應用前景，而納米管異質結的電子輸運特性是其應用的基礎，對其進行研究，不僅具有重要的理論意義，而且具有重要的實用價值，也是當前國內(nèi)外重視的研究領域。論文采用結合密度泛函理論的非平衡格林函數(shù)法，分別對碳/摻氮碳納米管異質結、碳/碳化硅納米管異質結和碳/氮化硼納米管異質結的電子輸運特性進行了研究，主要的結論如下：
　　 1.碳/摻氮碳納米管異質結電子輸運特性研究
　　 碳/摻氮碳納米管異質

2、結的結構和電子輸運特性是該異質結的相關研究的理論基礎。本文研究中，首先，建立了(8，0)碳/摻氮碳納米管異質結的模型，對該模型進行結構優(yōu)化的結果顯示，在摻氮碳納米管側，摻雜氮原子所在碳環(huán)的直徑有所增大，這與已制備的摻氮碳納米管呈現(xiàn)“竹節(jié)狀”是一致的。然后，計算分析了異質結的電子輸運特性，結果表明，孤立納米管異質結的伏安特性有較高的對稱性，距負偏壓下的開啟電壓均為1.0 V；耦合于金電極異質結的伏安特性與孤立的不同，在負偏壓下伏安特性曲線

3、呈現(xiàn)了較明顯的線性關系，正偏壓下的伏安特性曲線可分成0.0 V到+0.6 V、+0.6 V到+1.2 V和+1.2 V到+2.0 V三部分，在這三個偏壓區(qū)間內(nèi)伏安特性都接近為線性，但是第二個偏壓區(qū)間內(nèi)電流的增長速度要小于其它兩部分。
　　 2.碳/碳化硅納米管異質結電子輸運特性研究
　　 碳納米管和碳化硅納米管是研究較深入的兩種納米管材料，而碳/碳化硅納米管異質結的結構和電子輸運特性是值得研究的領域。本文在這種異質結的研

4、究中，建立了(8，0)碳/碳化硅納米管異質結的模型，并對其進行了結構優(yōu)化，結果可見，異質結的重構主要分布在異質結的界面，碳/碳化硅納米管界面兩側的第四層原子之外的結構變化可以忽略。孤立和耦合于金電極的碳/碳化硅納米管異質結的電子輸運特性研究表明：孤立異質結導帶底和價帶頂位于異質結的碳納米管側，異質結在正負偏壓下的開啟電壓分別為+1.8 V和-2.2 V；耦合于金電極異質結的伏安特性出現(xiàn)了微分負阻效應，微分負阻效應是偏壓引起軌道局域性變化

5、的結果。
　　 3.碳/氮化硼納米管異質結電子輸運特性研究
　　 碳/氮化硼納米管異質結是有望制備成功的納米管異質結，在對其進行的研究中，本文建立了(8，0)碳/氮化硼納米管異質結的模型，采用第一性原理計算對該異質結進行了結構優(yōu)化，優(yōu)化的結果顯示，異質結結構的變化較小，這是由于這兩種納米管的結構具有較高相似性的結果。在結構優(yōu)化的基礎上，對該異質結的電子輸運特性進行了研究。研究結果表明，孤立異質結的導帶底和價帶頂位于碳納米