【摘 要】
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碳化硅(SiC)材料是第三代宽带隙半导体,具有许多优越的物理性能,在纳米光电器件中具有广泛的应用。碳化硅纳米管(SiCNTs)是一种重要的低维半导体材料,它不仅保留了 SiC晶体的优良特性,还表现出纳米管特有的一些性质,例如高的内外表面活性、电子结构可调、热稳定性好、能在极端恶劣条件下工作等性能,被广泛应用于高频、高击穿场强、高温、高导热和抗辐射等技术领域。掺杂可以调节SiCNTs的物理性能,以获
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碳化硅(SiC)材料是第三代宽带隙半导体,具有许多优越的物理性能,在纳米光电器件中具有广泛的应用。碳化硅纳米管(SiCNTs)是一种重要的低维半导体材料,它不仅保留了 SiC晶体的优良特性,还表现出纳米管特有的一些性质,例如高的内外表面活性、电子结构可调、热稳定性好、能在极端恶劣条件下工作等性能,被广泛应用于高频、高击穿场强、高温、高导热和抗辐射等技术领域。掺杂可以调节SiCNTs的物理性能,以获得更有应用价值的半导体材料。本文基于密度泛函理论,研究了 Ⅴ族元素(N、P、As和Sb)掺杂对SiCNTs的稳定性、能带结构、电学以及光学性能的影响,主要内容有:首先,简单介绍了 SiCNTs和掺杂SiCNTs的基本结构、性质和研究内容。对本文所用到的理论基础和方法做了简要的概述。其次,构建了扶手型(6,6)SiCNTs和Ⅴ族元素分别替代C和Si的SiCNTs模型,并对模型进行优化,对优化后的掺杂SiCNTs进行第一性原理计算。然后,对计算结果进行理论分析,得到掺杂SiCNTs的结构稳定性、能带及态密度分布,对比不同元素掺杂相同位点以及相同元素替代不同位点对SiCNTs的稳定性和能带结构的影响。最后,基于第一性原理计算数据和半导体输运及复合理论,对比研究Ⅴ族元素掺杂SiCNTs不同位点对SiCNTs的电子输运性质、复合性质以及光学性质的影响差异。
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