氧化锌纳米线场发射第一性原理研究

人工晶体学报, 2014, 43(1): 173-179.

氧化锌纳米线场发射第一性原理研究

王欣 ^1, , 王发展 ^2, , 雷哲锋 ^3, , 马姗 ^4, , 王哲 ^5, , 吴振 ^6, , 何银花 ^7,

1.西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055

2.西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055;西安建筑科技大学机电工程学院,西安710055

3.西安交通大学材料科学与工程学院,西安710049

4.西安建筑科技大学机电工程学院,西安710055

5.西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055

6.西安建筑科技大学机电工程学院,西安710055

7.西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055

基金项目: 陕西省自然科学基础研究计划重点项目(2011J2009)

关键词：第一性原理 , ZnO纳米线 , 场发射 , 电子结构

First-principles Study on Field Emission Properties of ZnO Nanowires

WANG Xin ^1, , WANG Fa-zhan ^2, , LEI Zhe-feng ^3, , MA Shan ^4, , WANG Zhe ^5, , WU Zhen ^6, , HE Yin-hua ^7,

1.西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055

2.西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055;西安建筑科技大学机电工程学院,西安710055

3.西安交通大学材料科学与工程学院,西安710049

4.西安建筑科技大学机电工程学院,西安710055

5.西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055

6.西安建筑科技大学机电工程学院,西安710055

7.西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安710055

Keywords： first-principle , ZnO Nanowire , field emission , electronic structure

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了不同横截面氧化锌纳米线(ZnONW)的结构稳定性和场致发射特性.结果表明:ZnONW的直径越大,原子弛豫后Zn-O键键长变化越小,体系越稳定;随外加电场增强,长径比较大的纳米线体系态密度(DOS)和分波态密度(PDOS)均向低能方向移动,最高占据分子轨道(HOMO)-最低未占据分子轨道(LUMO)能隙减少,体系电荷移向NW顶端.DOS/PDOS,HOMO/LUMO,能隙及有效功函数分析结果表明,具有较小横截面积的NW-1场发射性能最佳.

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