VA族元素?fù)诫s碳化硅納米管的第一性原理研究.pdf

1、自從1991年碳納米管發(fā)現(xiàn)以來，理論和實(shí)驗(yàn)表明了不同類型納米管的存在奇特而多樣的性質(zhì)。通過這些研究，人們發(fā)現(xiàn)碳納米管的金屬性和半導(dǎo)體性由其管徑和手性所決定，但是氮化硼納米管，碳化硅納米管，氮化鎵納米管和氧化鋅納米管其半導(dǎo)體特性是不受手性和管徑的影響的。碳化硅作為一種三代寬帶隙半導(dǎo)體材料，由于其的寬禁帶、高熱導(dǎo)率、高飽和電子遷移率、高臨界激發(fā)場強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在高溫、高頻、高壓和大功率等領(lǐng)域。碳化硅納米管是由兩種電

2、負(fù)性差別很大的Ⅳ族元素組成的，其成鍵展現(xiàn)出很強(qiáng)極性共價鍵特點(diǎn)，所以其幾何結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，大量的理論和實(shí)驗(yàn)證明碳化硅納米管具有穩(wěn)固的形態(tài)，因此其在電子結(jié)構(gòu)，磁學(xué)性能和化學(xué)性能相較于碳納米管更加穩(wěn)定，這也說明碳化硅納米管在航空航天、微電子和光電器件等領(lǐng)域有更加廣闊的應(yīng)用空間。
　?、驛和ⅤA族元素經(jīng)常被用于硅或者碳化硅體材料的摻雜。自從研究發(fā)現(xiàn)，碳化硅納米管展現(xiàn)出了半導(dǎo)體性質(zhì)，ⅢA和ⅤA族元素就被分別視作是其N型和P型摻雜劑，而硼原子和

3、氮原子作為雜質(zhì)經(jīng)常出現(xiàn)在碳化硅材料中。因此，研究這些雜質(zhì)對碳化硅納米管的影響成為了一項(xiàng)重要的工作。硼摻雜碳化硅納米管展現(xiàn)出P型半導(dǎo)體性質(zhì)，這是因?yàn)榕鸬谋戎車由僖粋€價電子，而氮原子比周圍原子多出一個價電子。學(xué)者們通過第一性原理計(jì)算對硼和氮摻雜碳化硅納米管的性質(zhì)做了大量的研究。
　?、魽族元素中的N原子摻雜碳化硅納米管的研究已經(jīng)有過報(bào)道，但是目前并沒有人對其它ⅤA族元素?fù)诫s進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本文通過密度泛函理論計(jì)算，第一次系統(tǒng)的研究