免费论文摘要：GaN纳米管和纳米带的构造宁静性及其电子本质的第一性道理接洽

摘??? 要氮化镓（GaN）动作第三代半半导体资料的代办，是一种要害的宽带隙半半导体资料，具备崇高的光电个性和宁静的物理个性，是现在寰球上最为进步的半半导体资料之一。它普遍运用于蓝、绿发亮二极管、蓝光莱塞、紫外波段的探测器以及高温、大功率集成通路，在微电子和光电子范围具备宏大的运用远景。跟着微电子和光电子本领的赶快兴盛，其集成化水平越来越高，器件的尺寸也越来越微型化，所以沿用具备崇高而独个性能的纳米资料创造纳米器件是很有实际意旨的。试验及表面仍旧表明，一维GaN纳米资料不妨在很大水平上革新蓝/绿/紫外光电器件的本能，所以一维GaN资料被看作是一种很有蓄意的资料。暂时，纵然对一维GaN纳米资料的合成、掺杂、微观构造、及物性接洽等已举行了洪量的开辟性处事，但还处在低级接洽阶段，对于暴露其陈腐的个性以及有理运用其崇高本能，仍面对宏大的挑拨，所以再有需要对一维GaN资料举行较为深刻的接洽。动作典范的一维纳米资料，GaN纳米管和纳米带在力学、磁学和光学等上面展现出陈腐的物理本能。本文华用鉴于密度泛函框架下的第一性道理投影缀加波本领体例接洽了吸附、掺杂、弥补的GaN纳米管以及完备和缺点GaN纳米带的好多构造、宁静性及其电子本质。重要实质如次:1. GaN纳米管外壁吸附过度非金属的接洽。沿用鉴于密度泛函表面的第一性道理本领接洽了过度非金属吸附在GaN纳米管外壁上的好多构造、宁静性、电子和磁性等本质。接洽创造，对于过度非金属亚原子吸附在GaN纳米管外壁上，Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Cu，Pd和Pt最宁静的吸附场所是纳米管中氮亚原子的正上方，而Ni更承诺在纳米管中六元环重心的上方。咱们创造d电子数少的过度非金属亚原子，产生作使劲很强的键而且具备较高的贯串能。而被10个3d电子实足弥补Cu和Zn过度非金属亚原子有着对立低的贯串能，Zn吸附简直为零的贯串能表白Zn只是能物理吸附在氮亚原子的正上方。Cr吸附的贯串能是一个负值，这表示着Cr吸附进程是吸热进程。除去10电子弥补4d轨迹Pd亚原子的吸附外，其他吸附体例能带构造的带隙里展示了新杂质态，投影态密度揭穿那些杂质态根源于过度非金属亚原子的d和s电子。对于Cu吸附，只是自旋向下的带穿过费米能级，这证明Cu吸附GaN纳米管体例具备半非金属本质，因为100%的自旋极化率，半非金属能被用在自旋电子学范围。确定量的电荷从过度非金属亚原子变化到GaN纳米管上，重要变化到迩来邻的N亚原子上因为N亚原子较大的电负性。Sc，V，Cr，Mn，Fe，Co和Cu吸附（8,0）GaN纳米管体例有一个从0.60到4.98的净磁矩。2. 氢吸附在碳掺杂GaN纳米管的接洽。沿用鉴于密度泛函表面的第一性道理本领接洽了氢亚原子吸附在碳掺杂GaN纳米管外壁上的好多构造、宁静性、电子和磁性等本质。经过对沟通吸附场所的比拟，创造碳掺杂GaN纳米管比纯的GaN纳米管更易吸附氢亚原子。氢亚原子吸附在镓亚原子正上方场所开辟爆发了一个杂质态对应于受主态。氢亚原子吸附在氮亚原子正上方场所也开辟爆发了一个杂质态对应于檀越态。与纯的GaN纳米管能带构造比拟，创造碳替代掺杂开辟爆发的杂质态坐落纳米管的带隙里。碳亚原子替代一个镓亚原子掺杂GaN纳米管是n型掺杂。一个碳亚原子替代一个氮亚原子掺杂GaN纳米管是p型掺杂。一个氢亚原子吸附在碳掺杂的GaN纳米管中碳亚原子的正上方简直能积累碳亚原子在GaN纳米管中的掺杂感化。3. 过度非金属掺杂GaN纳米管的接洽。沿用鉴于密度泛函表面的第一性道理本领接洽了过度非金属掺杂GaN纳米管的好多构造、宁静性、电子和磁性等本质。对于3d过度非金属掺杂（5,5）和（8,0）GaN纳米管，3d过度非金属杂质邻近的TM–N键长比在纯的（5,5）和（8,0）GaN纳米管的N–Ga键是非，而且3d过度非金属范围的N–Ga键长是各别于纯的（5,5）和（8,0）GaN纳米管中的N–Ga键长，明显，在3d过度非金属杂质范围的构造有少许变形。3d过度非金属掺杂（5,5）或（8,0）GaN纳米管的总磁矩与七种过度非金属的亚原子数的联系弧线的变革趋向是一致的，这表白掺杂体例的磁矩对于GaN纳米管的手性并不敏锐。磁矩散布弧线先是渐渐飞腾到达最大值，而后弧线跟着亚原子数的减少而渐渐贬低，也即是说对于3d过度非金属掺杂（5,5）和（8,0）GaN纳米管的总磁矩的散布办法按照洪特定章。Cr，Mn，Fe和Ni掺杂（5,5）GaN纳米管以及Cr，Mn，Ni和Cu掺杂（8,0）GaN纳米管稀磁半半导体都展现出具备100%自旋极化的半非金属个性，以是对于自旋电子学运用，那些掺杂体例是很好的稀磁半半导体候选资料。4. 镍纳米线弥补GaN纳米管的接洽。沿用鉴于密度泛函表面的第一性道理本领接洽了镍纳米线弥补GaN纳米管的好多构造、宁静性、电子和磁性等本质。对于Ni5@(8,8)和Ni9@(8,8)体例，首先的形势（二次棱柱状的镍纳米线和圆柱状的（8,8）GaN纳米管）优化后都没有任何鲜明的变革。但是，当一个厚的Ni13纳米线弥补GaN纳米管时，对于纳米管不只产生四次棱柱状截面并且纳米管对立于纳米线对于大众回旋轴爆发顺时针回旋。从产生能最小化领会，创造Ni13@(8,8)构造是最简单产生的。对于Nin@(8,8)体例，其产生能都是负值。一个阻碍称局面出此刻费米能级邻近，有更多的自旋向下带穿过费米能级对立于自旋进取带，Nin@(8,8)体例展现出非金属的本质。磁矩领会表白，镓和氮亚原子没有磁化，弥补体例和自在镍纳米线的磁矩跟着单胞内镍亚原子数n的缩小而增大，更加是细的纳米线封装入（8,8）GaN纳米管后，因为外层纳米管特殊微漠的感化引导体例的磁矩与自在纳米线的一致。总态密度和电荷密度领会表白，Nin@(8,8)体例的自旋极化和磁矩均来自相映的镍纳米线，更加是对于Ni5@(8,8)和Ni9@(8,8)体例可运用于自旋电子首要选择传输的通路中。5. GaN纳米带的接洽。沿用鉴于密度泛函表面的第一性道理本领接洽了完备和缺点GaN纳米带的好多构造、宁静性、电子和磁性等本质。Nz-ZGaNNRs和Na-AGaNNRs的能带构造是一致，各别的是Nz-ZGaNNRs为转弯抹角带隙的半半导体而Na-AGaNNRs是径直带隙半半导体。Nz-ZGaNNRs和Na-AGaNNRs的带隙跟着带宽的减少而渐渐缩小并邻近单层GaN片的循序渐进控制线。附加磁场不妨调谐GaNNRs的构造和电子个性，跟着减少的磁场强度，6-ZGaNNR的带隙渐渐缩小并带隙最后封闭在一个磁场强度为7.5eV/Å。对于8-ZGaNNR中各别场所的氮空隙或镓空隙，其空隙产生进程是吸热的。并且在每一个平等的好多场所，氮空隙的产生要比镓空隙的产生简单。氮空隙范围的三个迩来邻的镓亚原子有一个向内弛豫，但是对镓空隙范围的三个迩来邻的氮亚原子有一个向外弛豫。除去氮4空隙缺点体例利害磁性外，对于氮空隙或镓空隙（i=1，4和7）空隙缺点体例，在费米能级邻近的自旋进取和自旋向下是不对称的。对于8-ZGaNNR中的氮1空隙，自旋进取带穿过费米能级，但是自旋向下带在费米能级范围有一个带隙，这表示这氮1空隙缺点的8-ZGaNNR展现出半非金属本质并具备100%极化率。氮空隙（i=1–7）缺点的GaNNRs体例的电子和磁性本质是依附于缺点场所，但是对于镓空隙（i=1–7）缺点体例，它们的本质是很少依附于缺点场所，且镓空隙缺点8-ZGaNNR的磁矩比氮空隙缺点8-ZGaNNR的磁矩要大。

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