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扶手椅型单壁碳纳米管中的B/N对共掺杂

徐慧 肖金 欧阳方平

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扶手椅型单壁碳纳米管中的B/N对共掺杂

徐慧, 肖金, 欧阳方平

Boron/nitrogen pairs doping in armchair single-walled carbon nanotubes

Xu Hui, Xiao Jin, Ouyang Fang-Ping
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  • 利用第一性原理电子结构计算方法,研究了扶手椅型单壁碳纳米管(SWCNT)的B/N对掺杂效应.研究发现,对于扶手椅型SWCNT两个不同的掺杂位点,B/N对更容易发生在与管轴线成30°角的P1位点上.B/N对的掺杂使得金属性SWCNT能隙打开,且能隙随着B/N对轴向掺杂浓度的升高而逐渐增大.同时,还发现两B/N对掺杂后SWCNT的电子结构敏感地依赖于B/N对在圆周上的相对位置,能隙随着B/N对相对距离的增大而增大.这归结于B/N对的掺入影响了原有的电荷分布,这种影响是局域的
    By performing first principles electronic structure calculations, we have revealed the effect of boron/nitrogen pairs doping in armchair single-walled carbon nanotubes (SWCNT). It is shown that for two kinds of sites in the armchair SWCNT, the doping of B/N pairs can more easily happen on the P1 site which is at 30° angle to the tube axis. An energy gap is opened in metallic SWCNT by doping B/N pairs, and the energy gap increases with raising the axial concentration of the B/N pairs. Moreover, when two couples of B/N pairs are doped in SWCNT, the electronic structure is sensitive to the relative positions of B/N pairs in the couple along the circumference of tubes. It’s due to that the original charge distribution is changed by B/N pairs doping, and the effect of B/N pairs is localized. When the distance between B/N pairs increases, the extent of the effect is increased. This result may contribute to preparing pure semiconductor and effectively controlling the electronic structure.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50504017)、湖南省自然科学基金(批准号:07JJ3102)和中南大学理科发展基金(批准号:08SDF02,09SDF09)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-08-04
  • 修回日期:  2009-11-19
  • 刊出日期:  2010-03-05

扶手椅型单壁碳纳米管中的B/N对共掺杂

  • 1. 中南大学物理科学与技术学院,长沙 410083
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50504017)、湖南省自然科学基金(批准号:07JJ3102)和中南大学理科发展基金(批准号:08SDF02,09SDF09)资助的课题.

摘要: 利用第一性原理电子结构计算方法,研究了扶手椅型单壁碳纳米管(SWCNT)的B/N对掺杂效应.研究发现,对于扶手椅型SWCNT两个不同的掺杂位点,B/N对更容易发生在与管轴线成30°角的P1位点上.B/N对的掺杂使得金属性SWCNT能隙打开,且能隙随着B/N对轴向掺杂浓度的升高而逐渐增大.同时,还发现两B/N对掺杂后SWCNT的电子结构敏感地依赖于B/N对在圆周上的相对位置,能隙随着B/N对相对距离的增大而增大.这归结于B/N对的掺入影响了原有的电荷分布,这种影响是局域的

English Abstract

参考文献 (19)

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