利用表面修饰调制GaAs纳米线的电子结构.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao)OctoberActaP．一Chim．Sin．2014，30(10)，1841-18461841【Article】doi：10．3866／PKU．WHXB201408042www．whxb．pku．edu．cn利用表面修饰调制GaAs纳米线的电子结构崔建功张霞颜鑫李军帅黄永清任晓敏(北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室，北京100876)摘要：采用第一性原理的密度泛函方法，研究了利用表面修饰来调制GaAs纳米线的电子结构．在计算中考虑了几种不同的表面钝化材料(H、

2、F、CI、Br和I)对GaAs纳米线电子结构的影响．计算结果表明，不同的原子修饰GaAs纳米线时对其能带结构的调制主要取决于它们对纳米线表面态的饱和能力．表面修饰不仅可以调节GaAs纳米线的能隙大小，而且也可以调制其能隙类型．GaAs纳米线的电子结构由表面效应和量子限制效应共同来决定．使用不同材料修饰表面的GaAs纳米线的能隙随直径的变化幅度并不相同．表面修饰为实现同种直径和同种结构的GaAs纳米线的能带工程提供了一种新的途径．关键词：GaAs纳米线：第一性原理计算：表面悬挂键：表面修饰：电子结构中图分类号：O641E

3、lectronicStructureModulationofGaAsNanowiresbySurfaceModificationCUIJian—GongZHANGXiaYANXinLIJun—ShuaiHUANGYon9·-QingRENXiao-Min(StateKeyLaboratoryofinformationPhotonies＆OpticalCommunications，BeijingUniversityofPos~andTelecommunications．Beijing10087~R．China)Abstr

4、act：TheelectronicstructuretailoringofGaAsnanowiresthroughsurfacemodificationwasinvestigatedbyfirst．principlescalculations．Theefectofdifferentsurface．passivationmaterials(H，F'CI，Br,andI)ontheelectronicstructureoftheGaAsnanowireswasstudied．Theresultsshowthatfordif

5、erentatoms．thetailoringoftheelectronicstructureiSmainlydeterminedbytheirpassivationability．Thesurfacemodificationtunesthebandgapandalsothebandgaptypes．TheelectronicstructureoftheGaAsnanowireswasdeterminedbytheSUrfacestatesandthequantum-confinementeffectiointly．T

6、heamplitudeofthebandgapvariationonthediameteriSdiferentfortheGaAsnanowiresmodifiedwithdiferentmaterials．SurfacemodificationofersanewwaytotailorthebandgapofGaAsnanowireswithoutchangingtheirdiameterorcrystaIstructure．KeyWords：GaAsnanowire；First-principlescalculati

7、on；SurfacedanglingbondSurfacemodification；Electronicstructure1引言族半导体纳米线的一个重要成员，GaAs纳米线以其近年来，III—V族半导体纳米线由于其在纳米光高电子迁移率、直接带隙以及有可能与Si基直接集电子器件方面的应用潜力而备受关注．作为III．v成等优点而在过去十年中被人们广泛研究．到目前Received：May26，2014；Revised：August1，2014；PublishedonWeb：August4，2014．Corresponding

8、author~Email：xzhang@bupt．edu．cn；Tel：+83一l88l0529162．TheprojectwassupportedbytheNationalKeyBasicResearchProgramofChina(973)(2010CB327600)，NationalNaturalScienceFoundat