P掺杂硅纳米管电子结构与光学性质的研究

余志强; 张昌华; 郎建勋

doi:10.7498/aps.63.067102

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了P掺杂对单壁扶手型硅纳米管电子结构和光学性质的影响. 结果表明：经过P掺杂，单壁扶手型硅纳米管的能带结构从间接带隙变为直接带隙，其价带顶主要由Si-3p态电子构成，导带底主要由Si-3p态电子和Si-3s态电子共同决定；同时通过P掺杂，使单壁扶手型硅纳米管的禁带宽度变窄，导电性增强，吸收光谱产生红移. 研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础.

关键词:

Abstract

We perform first-principles calculations in the framework of density-functional theory to determine the effects of P doping on the electronic structure and optical properties of single-walled armchair silicon nanotubes. The calculated results indicate that the band-gap of single-walled armchair silicon nanotubes changes from indirect to direct one, with the P element doped. The top of valence band is determined mainly by the Si-3p electrons, and the bottom of conduction band is occupied by the Si-3p electrons and Si-3s electrons. Moreover, the band gap of single-walled armchair silicon nanotubes decreases and the optical absorption is red-shifted, with the P element doped. The results provide useful theoretical guidance for the applications of silicon nanotubes in optical detectors.

Keywords:

作者及机构信息

1.
湖北民族学院电气工程系, 恩施 445000;

2.
华中科技大学, 光学与电子信息学院武汉光电国家重点实验室, 武汉 430074

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：61263030）资助的课题.

Authors and contacts

1.
Department of Electrical Engineering, Hubei University for Nationalities, Enshi 445000, China;

2.
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Funds: Projected supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61263030).

参考文献

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施引文献

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