氧掺杂硅纳米线电子结构及光学性质的第一性原理研究

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对氧掺杂或修饰的硅[100]方向纳米线表面的电子结构和光学性质进行了研究,结果表明:氧掺杂或修饰对硅纳米线的几何构型、能带结构和光学性质都有一定的影响.掺氧后,硅纳米线晶胞体积减小、在掺杂氧原子近邻的Si-Si键长受到影响最大;硅纳米线的能隙变窄,其中修饰形成Si=O双键的硅纳米线能带上可看到明显的杂质带,且氧原子对带边电子态有贡献,可提高半导体发光效率;掺杂或修饰形成Si-O-Si桥键的硅纳米线介电常数受影响较小,而形成Si=O双键的介电峰值发生蓝移.该研究结果为制备发光硅纳米材料及器件提供理论参考.