硅納米線、硅鍺異質(zhì)結(jié)納米線應(yīng)變效應(yīng)的第一性原理研究.pdf

1、硅納米線、硅鍺異質(zhì)結(jié)納米線在量子限制效應(yīng)、應(yīng)變效應(yīng)、組分效應(yīng)等因素的影響下表現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)、力電耦合性質(zhì)而受到廣泛關(guān)注，具有巨大的應(yīng)用前景。本文在第一性原理框架下采用VASP（Vienna Ab-initio Software Package）對(duì)<110>方向不同表面情況的硅納米線、<111>方向半徑不一致的硅納米線、<111>方向鈍化硅鍺軸向異質(zhì)結(jié)納米線、<110>方向鈍化硅鍺徑向異質(zhì)結(jié)納米線的電學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)以及這些結(jié)構(gòu)中的

2、應(yīng)變效應(yīng)進(jìn)行了研究，進(jìn)而推出了各納米線的壓阻系數(shù)。本文的具體研究?jī)?nèi)容和所取得的研究結(jié)果如下:
　　在對(duì)<110>方向硅納米線的研究發(fā)現(xiàn)，不同的表面重構(gòu)類型對(duì)硅納米線的性質(zhì)產(chǎn)生了較大的影響。而H飽和納米線中不同的Si-H組態(tài)對(duì)H飽和納米線的性質(zhì)影響不大;同時(shí)，在被H鈍化的半徑不一致硅<111>納米線中，發(fā)現(xiàn)能帶帶隙寬度由小尺寸片段量子限制效應(yīng)所決定。并且這種特殊的尺寸調(diào)制效應(yīng)，使得它們的楊氏模量大幅度的減小，很大程度上導(dǎo)致了這類材料

3、的巨壓阻效應(yīng);分析發(fā)現(xiàn)，P型摻雜時(shí)，H_P00的壓阻系數(shù)可以達(dá)到21148×10-11Pa-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于文中其他納米線的壓阻系數(shù)。
　　在對(duì)<110>方向硅鍺徑向異質(zhì)結(jié)納米線和<111>方向硅鍺軸向異質(zhì)結(jié)納米線的研究時(shí)發(fā)現(xiàn):
　　(1)硅鍺異質(zhì)結(jié)納米線的超胞長(zhǎng)度和楊氏模量通常是隨組分的變化而線性變化的，但是，由于2個(gè)硅鍺異質(zhì)結(jié)界面的存在，使得多層核殼結(jié)構(gòu)納米線楊氏模量很大的偏離了組分調(diào)制的線性變化規(guī)律;
　　(2)外部

4、應(yīng)變對(duì)異質(zhì)結(jié)納米線的能帶帶隙有調(diào)制作用，甚至帶隙結(jié)構(gòu)的特征也會(huì)在應(yīng)變作用下發(fā)生改變;
　　(3)鈍化的軸向異質(zhì)結(jié)當(dāng)中，異質(zhì)結(jié)界面對(duì)納米線性質(zhì)的影響并不突出。
　　(4)硅鍺異質(zhì)結(jié)納米線的壓阻系數(shù)很大，多層核殼結(jié)構(gòu)納米線的壓阻效應(yīng)相比于單層核殼結(jié)構(gòu)納米線的要大一些。Ge/Si/Ge的壓阻系數(shù)可達(dá)-593×10-11 Pa-1。然而，摻雜處理后的硅鍺異質(zhì)結(jié)納米線的壓阻系數(shù)并沒(méi)有像硅納米線中的那樣發(fā)生很大的改觀，而是和未摻雜時(shí)維持