化学修饰对低维硼氮纳米材料的

化学修饰对于硼氮纳米材料电子性质的调制

王艳利

浙江理工大学物理系，杭州310018，E-mail: ylwang-hz@

关键词：硼氮纳米材料，化学修饰，电子性质

摘要：

化学修饰是调制低维纳米结构物理性质的重要手段。我们通过第一性原理计算研究化学修饰对于硼氮纳米结构的相应影响：发现对于锯齿形硼氮纳米带可以通过调节其边缘饱和度，实现无磁的半导体—半金属—铁磁性金属的转变；若硼边由两个氟原子饱和，氮边由一个氟原子饱和时，则硼氮纳米带会呈现出半金属性，从而使得硼氮纳米带可以用作自旋过滤器件[1]。对于单层硼氮平面结构，发现其电子性质可以通过表面氢化进行调节[2]，当硼和氮都吸附氢原子时，会形成双面氢化的起伏平面，与原始平面相比，不仅带隙减小，而且能带结构也发生了改变；若只有硼原子被氢饱和，则会形成单面氢化的起伏平面，此时由于氮原子p z轨道的部分填充，体系变成了一个铁磁性的金属。此外，我们还研究了表面氢化对于III-V族平面的结构和电子性质的影响[3]，发现所有这些全氢化的平面结构都是宽带隙半导体。除了完美的六角结构，我们还研究了多孔结构的碳、硼氮和硼碳氮平面的电子性质[4]，发现当孔隙周围原子的悬挂键被单氢饱和时，它们都是直接带隙半导体，其中硼氮平面的带隙最大，而硼碳氮平面的带隙值在0.94 ~ 3.52 eV之间，且取决于其原子排布；若孔隙周围的原子被双氢饱和，这三种材料都变成了间接带隙半导体，相对于单氢饱和的情况，碳平面的带隙增加，硼氮平面的带隙减小，而对于硼碳氮平面，带隙的增加或减小则依赖于其原子排布。

参考文献:

[1] Yanli Wang,Yi Ding, and Jun Ni, Phys. Rev. B 81, 193407 (2010).

[2] Yanli Wang, Phys. Status Solidi RRL 4 , 34 (2010).

[3] Yanli Wang, Siqi Shi, Solid State Commun. 150, 1473 (2010).

[4] Yi Ding, Yanli Wang, Siqi Shi, and Weihua Tang, J. Phys. Chem. C 115, 5334 (2011).