低維硅納米材料光電性質(zhì)調(diào)控的第一性原理研究.pdf

1、硅是當今半導體工業(yè)的基礎,在諸多領域有著不可替代的地位,尤其是在計算機制造中。隨著摩爾定律即將走到盡頭,人們開始尋找新的材料來維持摩爾定律。同時近年來,各種低維材料被發(fā)現(xiàn)或成功制備,掀起了一股納米領域的研究熱潮。由于納米材料在維度上被限制,使其表現(xiàn)出很多新奇的物理和化學性質(zhì),有可能應用于下一代納米器件。而硅材料的低維體系能完美地與現(xiàn)今硅工藝融合,因此研究其在低維時的物理及化學性質(zhì)顯得尤為重要。本論文基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,

2、系統(tǒng)地研究了一維硅納米線和二維硅烯在摻雜和表面功能化調(diào)控其光電性質(zhì)的微觀機制,主要的結果如下:
　　1.研究了硅納米線中出現(xiàn)空位的結構及空位對n型和p型摻雜的影響。結果發(fā)現(xiàn):空位處于納米線表面時會被排除出去,中心空位能穩(wěn)定存在;存在中心空位時,空位會俘獲摻雜原子,形成空位-摻雜原子缺陷對;空位對硼原子摻雜形成的p型幾乎沒有影響,但會使磷原子的n型摻雜失效。
　　2.系統(tǒng)地研究了全氫鈍化的硅納米線表面懸掛鍵對p型和n型摻雜及表

3、面鈍化激活摻雜劑的微觀機制。研究表明:表面懸掛鍵會導致硼原子和氮原子的p型和 n型摻雜效率降低;在硅納米線表面鈍化小分子(NH3),飽和表面懸掛鍵可以激活n型摻雜劑,實現(xiàn)硅納米線的有效摻雜。
　　3.系統(tǒng)研究了氫鈍化的多層硅烯的堆垛和尺寸效應。結果表明:氫鈍化的多層硅烯的形成能和帶隙會隨著層數(shù)的減少而增加,薄的硅烯由于大的表面積/體積比導致高的形成能(低的結構穩(wěn)定性)。隨著硅烯厚底的減小,使得硅烯的光吸收邊出現(xiàn)一個明顯的藍移。相同