非金属原子掺杂的GaN纳米管:电子结构、输运特性及电场调控效应

摘要：

GaN被称为第三代半导体, 有着重要的应用前景. 本文对其衍生的一维锯齿型纳米管进行了系统研究,重点研究了IIIA-VIIA主族的所有非金属原子低浓度掺杂纳米管后的化学结合特性、电子结构、输运特性及栅极电压调控效应等, 并且有一些重要的发现, 如: 掺杂纳米管具有良好的能量与热稳定性, 它们的结合能、形成能及杂质原子周围化学键的平均键长与掺杂原子的原子序数(原子半径)有密切联系; 杂质原子与纳米管之间的电荷转移与它们之间的相对电负性有直接关系. 更重要的是, 研究发现虽然本征纳米管是半导体,但非金属原子掺杂后, 纳米管的电子相具有明显的奇-偶效应, 即掺杂第IIIA, VA, VIIA族原子后, 纳米管仍为半导体, 而掺杂第IVA, VIA族原子后, 纳米管变为金属, 这些现象与孤对电子态有密切关系. 对半导体材料的载流子迁移率研究发现: 掺杂异质原子, 能调控纳米管的空穴及电子迁移率产生1个数量级的差异, 特别是较高的栅极电压能明显提高空穴及电子迁移率, 如当栅极电压为18 V时, 空穴迁移率相对未加电压时的情况增大了近20倍.

关键词：GaN纳米管、非金属原子掺杂、奇-偶效应、载流子迁移率、栅极电压效应

所属期刊栏目：71

分类号：TN304.2;TB383;O471.5

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;湖南省自然科学基金;湖南省自然科学基金;湖南省教育厅科学研究项目;资助的课题

在线出版日期：2022-06-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：299-310