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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

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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

The electronic structure and optical properties of P-doped silicon nanotubes

Yu Zhi-Qiang, Zhang Chang-Hua, Lang Jian-Xun
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  • 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.
    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.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61263030)资助的课题.
    • Funds: Projected supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61263030).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-20
  • 修回日期:  2013-12-13
  • 刊出日期:  2014-03-05

P掺杂硅纳米管电子结构与光学性质的研究

  • 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.

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.

English Abstract

参考文献 (18)

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