拉伸变形对硅纳米管电子结构和光学性能的影响

人工晶体学报, 2015, 44(9): 2507-2512.

拉伸变形对硅纳米管电子结构和光学性能的影响

杨忠华 ^1, , 刘贵立 ^2, , 曲迎东 ^3, , 李荣德 ^4,

1.沈阳工业大学建筑工程学院,沈阳110870;沈阳工业大学材料工程学院,沈阳110870

2.沈阳工业大学建筑工程学院,沈阳,110870

3.沈阳工业大学材料工程学院,沈阳,110870

4.沈阳工业大学材料工程学院,沈阳,110870

基金项目: 国家自然科学基金(51274142,50671069)

关键词：第一性原理 , 硅纳米管 , 电子结构 , 光学性质

Study on Electronic Structure and Optical Properties of Silicon Nanotube with Tensile Deformation

Keywords： first-principle , silicon nanotube , electronic structure , optical property

采用基于密度泛函理论的CASTEP程序,对单壁手扶椅型(6,6)硅纳米管施加不同程度的拉伸变形,研究其电子结构和光学性质.研究发现,拉伸变形使得硅纳米管的Si-Si键长增加,布居数减小,稳定性降低.拉伸变形过程中,导带底的电子明显向低能区偏移,而价带顶的电子向高能区移动,从而能隙宽度减小.同时,由于共价键对价带电子的束缚度降低,价电子更容易受激发向导带跃迁.拉伸变形能够增大硅纳米管的静态介电常数和实数部的吸收宽度,并使介电函数虚数部在低能区发生红移,从而硅纳米管的能隙宽度减小.在近紫外光波段,红外和可见光波段硅纳米管的发光效率随拉伸变形量的增加而提高.研究结果为硅纳米管在光电器件的应用提供理论基础.

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