搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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
PDF
导出引用
导出核心图
  • 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.
    [1]

    Rurali R 2010 Rev. Mod. Phys. 82 427

    [2]

    Kempa T J, Tian B, Kim D R, Hu J, Zheng X, Lieber C M 2008 Nano Lett. 8 3456

    [3]

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

    [4]

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

    [5]

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

    [6]

    Moon C Y, Lee W J, Chang K 2008 Nano Lett. 8 3086

    [7]

    Rurali R, Palummo M, Cartoixá X 2010 Phys. Rev. B 81 23

    [8]

    Iori F, Degoli E, Magri R, Marri I, Gantele G, Ninno D, Trani F, Pulci O, Ossicini S 2007 Phys. Rev. B 76 8

    [9]

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

    [10]

    Peelaers H, Partoens B, Peeters F M 2006 Nano Lett. 6 2781

    [11]

    Chrost J, Hinarejos J J, Michel E G, Miranda R 1995 Surf. Sci. 330 34

    [12]

    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

    [13]

    Ma D D D, Lee C S, Au F C K, Tong S Y, Lee S T 2003 Science 299 1874

    [14]

    Schmid H, Bj rk M T, Knoch J, Riel H, Riess W, Rice P, Topuria T 2008 J. Appl. Phys. 103 024304

    [15]

    Zhang R Q, Lifshitz Y, Ma D D D, Zhao Y L, Frauenheim T, Lee S T, Tong S Y 2005 J. Chem. Phys. 123 144703

    [16]

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

    [17]

    Kresse G, Furthmüller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [18]

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

    [19]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [20]

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

  • [1]

    Rurali R 2010 Rev. Mod. Phys. 82 427

    [2]

    Kempa T J, Tian B, Kim D R, Hu J, Zheng X, Lieber C M 2008 Nano Lett. 8 3456

    [3]

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

    [4]

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

    [5]

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

    [6]

    Moon C Y, Lee W J, Chang K 2008 Nano Lett. 8 3086

    [7]

    Rurali R, Palummo M, Cartoixá X 2010 Phys. Rev. B 81 23

    [8]

    Iori F, Degoli E, Magri R, Marri I, Gantele G, Ninno D, Trani F, Pulci O, Ossicini S 2007 Phys. Rev. B 76 8

    [9]

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

    [10]

    Peelaers H, Partoens B, Peeters F M 2006 Nano Lett. 6 2781

    [11]

    Chrost J, Hinarejos J J, Michel E G, Miranda R 1995 Surf. Sci. 330 34

    [12]

    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

    [13]

    Ma D D D, Lee C S, Au F C K, Tong S Y, Lee S T 2003 Science 299 1874

    [14]

    Schmid H, Bj rk M T, Knoch J, Riel H, Riess W, Rice P, Topuria T 2008 J. Appl. Phys. 103 024304

    [15]

    Zhang R Q, Lifshitz Y, Ma D D D, Zhao Y L, Frauenheim T, Lee S T, Tong S Y 2005 J. Chem. Phys. 123 144703

    [16]

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

    [17]

    Kresse G, Furthmüller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [18]

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

    [19]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [20]

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

  • [1] 廖建, 谢召起, 袁健美, 黄艳平, 毛宇亮. 3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(16): 163101. doi: 10.7498/aps.63.163101
    [2] 梁伟华, 丁学成, 褚立志, 邓泽超, 郭建新, 吴转花, 王英龙. 镍掺杂硅纳米线电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(11): 8071-8077. doi: 10.7498/aps.59.8071
    [3] 杨敏, 王六定, 陈国栋, 安博, 王益军, 刘光清. 碳掺杂闭口硼氮纳米管场发射第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(10): 7151-7155. doi: 10.7498/aps.58.7151
    [4] 张燕如, 张琳, 任俊峰, 原晓波, 胡贵超. Gd掺杂ZnO纳米线磁耦合性质的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(17): 178103. doi: 10.7498/aps.64.178103
    [5] 陈国栋, 王六定, 安博, 杨敏. 碳掺杂硼氮纳米管电子场发射的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(13): 254-S258. doi: 10.7498/aps.58.254
    [6] 令狐佳珺, 梁工英. In掺杂ZnTe发光性能的第一性原理计算. 物理学报, 2013, 62(10): 103102. doi: 10.7498/aps.62.103102
    [7] 彭丽萍, 尹建武, 徐 凌. N掺杂锐钛矿TiO2光学性能的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(3): 1585-1589. doi: 10.7498/aps.56.1585
    [8] 丁少锋, 范广涵, 李述体, 肖 冰. 氮化铟p型掺杂的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4062-4067. doi: 10.7498/aps.56.4062
    [9] 陈 琨, 范广涵, 章 勇. Mn掺杂ZnO光学特性的第一性原理计算. 物理学报, 2008, 57(2): 1054-1060. doi: 10.7498/aps.57.1054
    [10] 陈 琨, 范广涵, 章 勇, 丁少锋. In-N共掺杂ZnO第一性原理计算. 物理学报, 2008, 57(5): 3138-3147. doi: 10.7498/aps.57.3138
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1590
  • PDF下载量:  582
  • 被引次数: 0
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

参考文献 (20)

目录

    /

    返回文章
    返回