シリコンナノチューブの構造と物性に関する第一原理シミュレーション計算

硅纳米管结构和物理性能的第一性原理模拟计算

基本信息

批准号：
04F04367
负责人：
川添良幸
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04367/
关键词：
半導体ナノワイヤーナノエレクトロニクス密度汎巻数法ナノセンター表面再構成水素化シリコンナノワイヤーオプトエレクトロニクスフォトニクス第一原理計算クラスターナノチューブナノワイヤー表面物理半導体表面電子状態バンドギャップエンジニアリング

项目摘要

[110]に配向したシリコンナノワイヤーの第一原理計算を行い、これらのシリコンナノワイヤーは間接遷移型のバンドギャップを持つことを初めて明らかにした。これらのナノワイヤーはバルクシリコンの構造をコアに持ち、(100)と(110)面の結合を二つもっている。さらに(100)面はバルクの(100)面と同じダイマー化を起こすことを示した。そのダイマーは互いに垂直な方向を向いている。これらの情報はシリコンナノワイヤーの性質を理解する上で有益で、この興味深い結果は太いナノワイヤーの多形(同質異像)の可能性を示した。しかしこれは半導体の性質には影響を与えない。これらの結果はナノデバイスの要素としてシリコンナノワイヤーを使う上で有益な情報である。平均直径、形状、配向によって変化させた水素化シリコンナノワイヤーの電子状態と原子構造について計算を行った。多くのシリコンナノワイヤーは大きな間接遷移バンドギャップを持ち、シリコンベースのナノオプトエレクトロニクス材料となる可能性を示した。直径の減少とともにバンドギャップは大きくなり、それはシリコンナノワイヤーの形状に強く依存することを明らかにした。実験による正確な形状の決定は光学材料として重要である。[112]方向のシリコンナノワイヤーの計算結果は最近の実験結果と一致していた。さらに水素濃度を調整することにより、p型n型の半導体の実現が可能となることを示せた。

文献[110]中定向硅纳米线的第一性原理计算首次揭示了这些硅纳米线具有间接过渡型带隙。这些纳米线的核心具有体硅结构，并且在（100）和（110）平面具有两个键。此外，表明（100）面经历与本体（100）面相同的二聚化。二聚体彼此垂直取向。这些信息对于理解硅纳米线的特性很有用，这个有趣的结果表明了粗纳米线中多态性的可能性。然而，这并不影响半导体的特性。这些结果为使用硅纳米线作为纳米器件的元件提供了有用的信息。我们对氢化硅纳米线的电子态和原子结构进行了计算，这些结构根据其平均直径、形状和方向而变化。许多硅纳米线具有较大的间接过渡带隙，并显示出作为硅基纳米光电材料的潜力。他们发现带隙随着直径的减小而增加，并且它很大程度上取决于硅纳米线的形状。通过实验确定确切的形状对于光学材料来说非常重要。 [112]方向硅纳米线的计算结果与最近的实验结果一致。此外，还表明通过调节氢浓度，可以实现p型和n型半导体。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Structure of the Thinnest Most Stable Semiconducting and Insulating Nanotubes of SiO_x(x=1,2)

最薄最稳定的半导体绝缘SiO_x(x=1,2)纳米管的结构

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Phys.Rev.B 72[15]
影响因子：
0
作者：
L.Qian;H.Toda;K.Uesugi;T.Kobayashi;T.Ohgaki;M.Kobayashi;Abhishek Kumar Singh;Abhishek Kumar Singh
通讯作者：
Abhishek Kumar Singh

Ferromagnetism and piezomagnetic behavior in Mn-doped germanium nanotubes

DOI：
10.1103/physrevb.69.233406
发表时间：
2004-06
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
A. Singh;Vijay Kumar;Y. Kawazoe
通讯作者：
A. Singh;Vijay Kumar;Y. Kawazoe

Cluster Assembled Direct Band Gap Semiconducting Nanotube of Germanium with Metal Encapsulation

金属封装团簇组装直接带隙半导体纳米管锗

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Nanjing China
影响因子：
0
作者：
L.Qian;H.Toda;K.Uesugi;T.Kobayashi;T.Ohgaki;M.Kobayashi;Abhishek Kumar Singh;Abhishek Kumar Singh;Abhishek Kumar Singh;Abhishek Kumar Singh;Abhishek Kumar Singh;Abhishek Kumar Singh
通讯作者：
Abhishek Kumar Singh

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通讯作者：
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通讯作者：
西松毅