扶手椅型硅纳米管电子结构的研究

发布时间：2024-10-31 23:18

　　 在本文中,我们使用密度泛函理论的第一性原理方法来研究手性指数m=n=K(K为3～15的整数)的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度.计算结果表明,扶手型(3,3)硅纳米管为间接带隙结构,其余均为直接带隙结构;随着手性指数增加,硅纳米管的直径增大,硅纳米管的禁带宽度逐渐减小,导带逐渐向下移动,并且总态密度图峰值强度增加;扶手型(3,3)硅纳米管的禁带宽度最大化;扶手型(13,13)硅纳米管的禁带宽度最小,说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管;同时,扶手型(4,4)硅纳米管的导带和价带重叠,表明扶手型(4,4)硅纳米管是金属纳米管;态密度图显示扶手型(9,9)硅纳米管的价带顶部主要由Si-3p电子态组成,导带的底部由Si-3s态电子和Si-3p态电子组成.

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【部分图文】：

在该模拟实验中,使用具有非封闭的有限长度单壁扶手型硅纳米管用为研究对象.模拟计算所得的扶手型硅纳米管禁带宽度,由图1可以明显观察到,随着手性指数的增加,硅纳米管的禁带宽度整体上呈现出逐渐减小的趋势,尤其是当手性指数为3的整倍数时(3,6,9,12,15),此规律线性减小.

为了进一步探究本实验中扶手型硅纳米管的能带结构,分析了手性指数(3,3)(4,4)和(13,13)的硅纳米管能带结构,分别如图2中(a),(b)和(c)所示.结合图1,图2(a)中的(3,3)型硅纳米管禁带宽度最大,为0.481eV;图2(c)中的(13,13)型硅纳米管禁带....

图2硅纳米管能带结构图图4扶手型(9,9)硅纳米管分态度密度结构示意图

图3总态度密度结构示意图(n=m=K,K为5,7,9,11,13)如图4所示,导带和价带的分布在能量为-13.5eV～6eV范围内.从图3总态密度图可以明显观察到,随着手性指数的增加,扶手型硅纳米管的总电子态密度的峰值强度增加,说明随着硅纳米管手性指数的增加,直径的增大....

本文编号：4008613