掺杂和应变对硅纳米线电子结构与光学性质的调制影响

摘要：

为了研究掺杂和应变对[111]晶向硅纳米线(silicon nanowires,SiNWs)的电子结构与光学性质的调制影响,基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(general gradient approximation,GGA),采用第一性原理方法开展了相关计算.能带计算表明:空位掺杂和元素掺杂均引入杂质能级,形成了 N型和P型半导体材料.单轴应变则进一步减小了带隙,增强了掺杂硅纳米线的导电性,但由于应变也修饰了费米面附近能级的形貌,能带曲率突变影响了体系的导电性能.光学性质计算表明:相比于空位掺杂,元素掺杂更有效地改变了 SiNWs的介电函数、吸收系数、折射率与反射率等光学参数,而单轴应变则削弱了元素掺杂的影响.拉应变提升了光吸收的范围和强度,尤其是可见光波段,使掺杂硅纳米线成为优质光伏材料,压应变则降低了对紫外光波段的吸收效率.在紫外区域,拉应变和压应变对掺杂硅纳米线的折射率与反射率的影响相反,在红外和可见光区域影响则一致.研究结果为基于应变和掺杂硅纳米线的光电器件设计与应用提供一定的理论参考.

关键词：硅纳米线(SiNWs)、掺杂、应变、电子结构、光学性质、第一性原理

所属期刊栏目：22

分类号：O469;O482.3(真空电子学（电子物理学）)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;江苏高校品牌专业建设工程二期项目;江苏高校优势字科Ⅲ期建设工程资助项目

在线出版日期：2022-07-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：4715-4720