表面钝化效应对GaAs纳米线电子结构性质影响的第一性原理研究

纳米线表面存在大量的表面态,它们能够引起电子分布在纳米线表面,使得纳米线的电学性质对表面条件变得更加敏感,严重地制约器件的性能.表面钝化能够有效地移除纳米线的表面态,进而能够有效地优化器件的性能.采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了表面钝化效应对GaAs纳米线电子结构性质的影响.考虑了不同的钝化材料,包括氢元素、氟元素、氯元素和溴元素.研究结果表明:具有小尺寸的GaAs裸纳米线的能带结构呈间接带隙特征,表面经过完全钝化后,转变为直接带隙特征;GaAs纳米线表面经过氢元素不同位置和不同比例钝化后,展示出不同的电学性质;表面钝化的物理机理是钝化原子与纳米线表面原子通过电荷补偿移除纳米线表面的电子态;与氢元素钝化相比,GaAs纳米线表面经过氟元素、氯元素和溴元素钝化后,带隙宽度较小,原因是氟元素、氯元素和溴元素在钝化过程中具有较小的电荷补偿能力,不能完全移除表面态.     

并苯分子结的热电性质

通过运用非平衡格林函数方法,研究了基于并苯连接石墨烯纳米带的分子结的热电性质.主要考虑了并苯分子长度、并苯分子与石墨烯纳米带电极的接触位置对并苯分子结热电参量的影响.结果发现并苯分子结最大热电优值(ZTmax)对应的热导中声子贡献往往占据主导地位.当并苯分子的长度增加,声子热导单调减少,最终变得与并苯分子长度几乎无关.当并苯分子与石墨烯纳米带左(右)电极的中(上)部接触时,对应的ZTmax是最高的,然而当并苯分子与石墨烯纳米带左(右)电极的中(中)部接触时,对应的ZTmax是最低的.当温度增加时, ZTmax有单调增加的趋势,无关于接触位置.随着并苯分子长度的增加, ZTmax对应化学势的位置越靠近本征费米能级.以上发现能对未来设计基于并苯分子结的热电器件提供有价值的参考.