硅表面纳米结构设计与计算

【摘要】：本文采用第一性原理密度泛函方法计算研究了 Si(111)表面上几种不同形状的Si、Ge纳米结构、并研究了它们的电子结构及光学特性。对Si(111)表面上的Si纳米结构的计算结果表明,Si表面上不同形状的纳米结构的能量稳定顺序为:凹坑台纳米带岛状量子点悬浮量子点;光学性质的计算分析显示,表面经纳米结构修饰后,Si表面的光吸收均得到了增强,但未明显改变最强吸收峰的位置,最大吸收峰的位置都出现在紫外314 nm附近。在紫外区域,类金刚石类纳米结构在所设计的表面纳米结构中对Si(111)表面的光吸收增强的百分比最大,为30%;在可见光区域,Si_(14)@Si_(64)纳米结构对光吸收的增强最大,百分比达到67%。此外,我们在Si(111)表面上放置了不同形状的Ge纳米结构,计算结果表明,所放置的三种表面纳米结构的能量的稳定性顺序为:条形岛纳米带六边形岛。对其光学性质的计算结果显示,条形岛的光吸收强度要高于六边形岛结构和纳米带结构;表面加入了 Ge量子点之后,Si(111)衬底的吸收峰位置未变,但Ge纳米结构对Si表面的修饰降低了 Si表面的光吸收强度。