硅[111]納米線的電、熱學(xué)性能研究.pdf

1、為了深入地了解硅納米線的物理性能，我們研究了硅納米線的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性及電、熱學(xué)性質(zhì)，得到了一些有意義的結(jié)果。本論文首先對(duì)于硅納米線的研究現(xiàn)狀，包括結(jié)構(gòu)、制備表征、物理性能與應(yīng)用前景進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)述。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型并選用合適的研究方法，如密度泛函理論、晶格動(dòng)力學(xué)理論等，研究了硅納米線的電、聲子結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性質(zhì)，探討了硅納米線的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，考察了物理性能與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)特征，并研究了物理機(jī)理。本文的安排如下：
　　 （

2、1）第一章，闡述了硅納米線的研究背景和歷史，以及硅納米線的制備方法，并對(duì)其物理性能和應(yīng)用前景做了簡(jiǎn)要介紹。
　　 （2）第二章，介紹了基于密度泛函理論的VASP軟件的基本理論，結(jié)構(gòu)和使用方法。通過(guò)靜水壓下單壁碳納米管的電學(xué)性質(zhì)的計(jì)算熟悉了該軟件的使用。另外，簡(jiǎn)要介紹了傳統(tǒng)的晶格動(dòng)力學(xué)理論，推導(dǎo)了動(dòng)力學(xué)矩陣的基本公式。
　　 （3）第三章，采用VASP軟件優(yōu)化了不同橫截面形狀的硅[111]納米線，比較了硅納米線的穩(wěn)定性，并

3、計(jì)算了硅納米線的電子結(jié)構(gòu)。相對(duì)來(lái)講，六邊形橫截面的硅納米線具有更高的穩(wěn)定性。隨著直徑的增加，硅納米線的結(jié)合能逐漸趨近于硅塊體的結(jié)合能。相比于優(yōu)化前的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化后的硅納米線的直徑和軸向尺寸略微有所降低。另外，小尺寸硅納米線具有金屬性特征，費(fèi)米面附近的導(dǎo)帶電子態(tài)的電荷密度主要來(lái)源于左右兩邊的四個(gè)角上的原子，而價(jià)帶電子態(tài)的電荷密度則來(lái)源于上下兩個(gè)角上的原子。
　　 （4）第四章，基于分子動(dòng)力學(xué)模擬和晶格動(dòng)力學(xué)理論，采用Stilling

4、er-Weber勢(shì)模型計(jì)算了硅納米線的結(jié)構(gòu)、聲子色散關(guān)系、聲子態(tài)密度和比熱。計(jì)算結(jié)果表明，采用F.H.Stillinger和T.A.Weber 提出的SW 勢(shì)優(yōu)化的NL=4 硅納米線具有較大的表面重構(gòu)，并存在一個(gè)3 次旋轉(zhuǎn)軸，這與使用密度泛函理論計(jì)算得到的結(jié)果一致。對(duì)于NL=7 硅納米線，體內(nèi)原子具有類似于硅塊體的正四面體排布而表面原子偏離這一排布。在低頻段，SW 勢(shì)能夠產(chǎn)生4個(gè)聲學(xué)支，這與其他研究者計(jì)算的[011]和[111]硅納米線