硼径向掺杂锯齿形碳纳米管拉伸应变下能带结构的研究

本文采用基于密度泛函的第一性原理方法对硼径向掺杂锯齿形碳纳米管(6,0)-(10,0)拉伸应变下能带结构进行了研究。研究结果表明:未掺杂锯齿形碳纳米管(6,0)和(9,0)表现为金属性;其余的碳纳米管表现为半导体性。在未进行拉伸且掺杂一个、两个硼原子时,内禀金属性碳纳米管(6,0)和(9,0)依然表现为金属性。由于进一步的σ-π杂化以及杂质带的引入导致碳纳米管能带结构发生较大的变化,碳纳米管(7,0),(8,0),(10,0)由原来窄带隙半导体性转变为金属性,且随着掺杂硼原子的个数增多,能带图中的价带逐渐往导带转变,金属性逐渐变强。我们发现,不管是掺杂一个硼原子还是两个硼原子,硼掺杂碳纳米管(6,0)-(10,0)在拉伸量0%-10%之间依然表现为金属性;且随着拉伸量的增加,费米能级向导带移动的距离越大,金属性变弱。此结果能为设计和开发新型的碳纳米管元件提供理论参考。