Ag,O共掺实现p型氮化铝纳米管电子结构的第一性原理研究

作者：熊明姚; 张锐; 文杜林; 苏欣^*

来源：人工晶体学报, 2022, 51(03): 471-492.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20220224.010

• 氮化铝纳米管
• 半导体
• 共掺
• p型掺杂
• 电子结构
• 第一性原理

基于第一性原理的平面波超软赝势法对(6, 0)单壁氮化铝纳米管、Ag掺杂，以及Ag和O共掺纳米管进行了几何结构优化。计算讨论了掺杂前后氮化铝纳米管的能带结构、态密度和差分电荷密度。研究显示：本征氮化铝纳米管、Ag掺杂和Ag-O共掺氮化铝纳米管的带隙分别为2.49 eV、1.84 eV和1.80 eV。掺杂构型仍然保持半导体特性，Ag掺杂氮化铝纳米管的价带顶贯穿费米能级从而形成简并态，实现了氮化铝纳米管的p型掺杂，但Ag-4d态和N-2p态电子轨道间有强烈的杂化效应，Ag的单掺总体上是不稳定的。O掺入后，Ag与O之间的吸引作用克服了Ag原子之间的排斥作用，使Ag在氮化铝纳米管中的掺杂更加稳定；共掺纳米管体系的带隙相较于单掺纳米管体系更加窄化，导电性进一步增强。Ag和O共掺有望成为获得p型氮化铝纳米管的有效方法。

• 单位
  伊犁师范大学