磷和鋁摻雜硼氮納米管幾何結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)的理論研究.pdf

1、硼氮納米管是一種電子性質(zhì)比較穩(wěn)定、單一、寬帶隙的半導(dǎo)體材料。它的帶隙很大(4.5～5.5eV),但是幾乎和它的直徑、手性、螺旋度、管壁層數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)關(guān),因此它的導(dǎo)電性能很差,幾乎表現(xiàn)出絕緣體的特征?；谂鸬{米管自身所固有的局限性,我們可以通過(guò)摻雜異質(zhì)原子來(lái)改變它們的幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)以獲得所需要的材料。
　　 本文研究?jī)?nèi)容為等電子原子雜質(zhì)磷(P)和鋁(Al)的摻雜濃度和摻雜位置對(duì)硼氮納米管的幾何結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)的影響?；诖?

2、我們選取單壁扶手椅型單周期和三周期理想硼氮納米管及摻雜P、Al硼氮納米管體系,用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算了所有體系的鍵長(zhǎng)、鍵角、摻雜體系的形成能、電子能帶結(jié)構(gòu)和電子態(tài)密度。這里我們采用Material Studio軟件構(gòu)建分子模型,并使用其中的Castep模塊計(jì)算其幾何結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)。
　　 計(jì)算結(jié)果表明,各種摻雜體系的幾何結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化,對(duì)稱(chēng)性降低。雜質(zhì)的形成能隨著雜質(zhì)濃度增大而增大,摻入P原子的形成能要比相對(duì)應(yīng)的摻入

3、Al原子的形成能要大很多；雖然兩種原子不同位置的共摻雜的形成能差別不大,但是比任何一種單個(gè)原子摻雜都要大得多。三周期摻雜體系的帶隙會(huì)隨著雜質(zhì)原子濃度的增大而減小,但是兩種位置的摻雜帶隙的大小差別很小。單周期摻雜體系在體系的價(jià)帶底和導(dǎo)帶頂之間會(huì)引入2n(n=雜質(zhì)原子數(shù))條能級(jí)。各種體系總的態(tài)密度的貢獻(xiàn)幾乎都是來(lái)自p軌道上的電子,s軌道上的電子的貢獻(xiàn)很小,并且對(duì)于摻雜硼氮納米管體系,費(fèi)米能級(jí)附近的態(tài)密度的貢獻(xiàn)都是來(lái)自雜質(zhì)原子p軌道上的電子。