VA族元素摻雜碳化硅納米管的第一性原理研究.pdf

1、自從1991年碳納米管發(fā)現以來，理論和實驗表明了不同類型納米管的存在奇特而多樣的性質。通過這些研究，人們發(fā)現碳納米管的金屬性和半導體性由其管徑和手性所決定，但是氮化硼納米管，碳化硅納米管，氮化鎵納米管和氧化鋅納米管其半導體特性是不受手性和管徑的影響的。碳化硅作為一種三代寬帶隙半導體材料，由于其的寬禁帶、高熱導率、高飽和電子遷移率、高臨界激發(fā)場強、抗輻射能力強等特點，已經被廣泛的應用在高溫、高頻、高壓和大功率等領域。碳化硅納米管是由兩種電

2、負性差別很大的Ⅳ族元素組成的，其成鍵展現出很強極性共價鍵特點，所以其幾何結構非常穩(wěn)定，大量的理論和實驗證明碳化硅納米管具有穩(wěn)固的形態(tài)，因此其在電子結構，磁學性能和化學性能相較于碳納米管更加穩(wěn)定，這也說明碳化硅納米管在航空航天、微電子和光電器件等領域有更加廣闊的應用空間。
　?、驛和ⅤA族元素經常被用于硅或者碳化硅體材料的摻雜。自從研究發(fā)現，碳化硅納米管展現出了半導體性質，ⅢA和ⅤA族元素就被分別視作是其N型和P型摻雜劑，而硼原子和

3、氮原子作為雜質經常出現在碳化硅材料中。因此，研究這些雜質對碳化硅納米管的影響成為了一項重要的工作。硼摻雜碳化硅納米管展現出P型半導體性質，這是因為硼的比周圍原子少一個價電子，而氮原子比周圍原子多出一個價電子。學者們通過第一性原理計算對硼和氮摻雜碳化硅納米管的性質做了大量的研究。
　?、魽族元素中的N原子摻雜碳化硅納米管的研究已經有過報道，但是目前并沒有人對其它ⅤA族元素摻雜進行系統(tǒng)的研究。本文通過密度泛函理論計算，第一次系統(tǒng)的研究