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表面悬挂键导致硅纳米线掺杂失效机理的第一性原理研究

梁培 刘阳 王乐 吴珂 董前民 李晓艳

表面悬挂键导致硅纳米线掺杂失效机理的第一性原理研究

梁培, 刘阳, 王乐, 吴珂, 董前民, 李晓艳
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  • 利用第一性原理方法, 本文计算了B/N单掺杂SiNWs, 以及含有表面悬挂键的B/N单掺杂硅纳米线的总能和电子结构, 计算结果表明, 悬挂键的出现会导致单原子掺杂失效. 能带结构分析表明, B/N掺杂的H钝化的SiNWs表现出正常的p/n特性, 而表面悬挂键(dangling binding, DB)的存在会导致p型(B原子)或者n型(N原子)掺杂失效; 其失效的原因主要是因为表面悬挂键所引入的缺陷能级俘获了n型杂质(p型杂质)所带来的电子(空穴); 利用小分子(SO2)吸附饱和悬挂键可以起到激活杂质的作用, 进而实现Si纳米线的有效掺杂.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61006051, 61177050)和浙江省自然科学基金(批准号: Y407370, Y6100244, Z1110222)资助的课题.
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    Rurali R 2010 Rev. Mod. Phys. 82 427

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    Tian B, Kempa T J, Lieber C M 2008 Chem. Soc. Rev. 38 16

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    Cui Y, Wei Q, Park H, Lieber C M 2001 Science 293 1289

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    Huang Y, Duan X, Cui Y, Lauhon L J, Kim K H, Lieber C M 2001 Science 294 1313

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    Ossicini S, Degoli E, Iori F, Luppi E, Magri R, Gantele G, Trani F, Ninno D 2005 Appl. Phys. Lett. 87 173120

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    Livadaru L, Xue P, Shaterzadeh-Yazdi Z, DiLabio G A, Mutus J, Pitters J L, Sanders B C, Wolkow R A 2010 New J. Phys. 12 083018

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    Zhang R, Zheng W, Jiang Q 2009 J. Phys. Chem. C 113 10384

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    Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

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    Cakmak M, Srivastava G P 2003 Surf. Sci. 532 556

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-09-07
  • 修回日期:  2012-01-12
  • 刊出日期:  2012-08-05

表面悬挂键导致硅纳米线掺杂失效机理的第一性原理研究

  • 1. 中国计量学院光学与电子科技学院, 杭州 310018;
  • 2. 浙江大学信息学部, 杭州 310018
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61006051, 61177050)和浙江省自然科学基金(批准号: Y407370, Y6100244, Z1110222)资助的课题.

摘要: 利用第一性原理方法, 本文计算了B/N单掺杂SiNWs, 以及含有表面悬挂键的B/N单掺杂硅纳米线的总能和电子结构, 计算结果表明, 悬挂键的出现会导致单原子掺杂失效. 能带结构分析表明, B/N掺杂的H钝化的SiNWs表现出正常的p/n特性, 而表面悬挂键(dangling binding, DB)的存在会导致p型(B原子)或者n型(N原子)掺杂失效; 其失效的原因主要是因为表面悬挂键所引入的缺陷能级俘获了n型杂质(p型杂质)所带来的电子(空穴); 利用小分子(SO2)吸附饱和悬挂键可以起到激活杂质的作用, 进而实现Si纳米线的有效掺杂.

English Abstract

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