拉伸变形对硅纳米管电子结构和光学性能的影响

摘要

采用基于密度泛函理论的CASTEP程序,对单壁手扶椅型(6,6)硅纳米管施加不同程度的拉伸变形,研究其电子结构和光学性质。研究发现,拉伸变形使得硅纳米管的Si-Si键长增加,布居数减小,稳定性降低。拉伸变形过程中,导带底的电子明显向低能区偏移,而价带顶的电子向高能区移动,从而能隙宽度减小。同时,由于共价键对价带电子的束缚度降低,价电子更容易受激发向导带跃迁。拉伸变形能够增大硅纳米管的静态介电常数和实数部的吸收宽度,并使介电函数虚数部在低能区发生红移,从而硅纳米管的能隙宽度减小。在近紫外光波段,红外和可见光波段硅纳米管的发光效率随拉伸变形量的增加而提高。研究结果为硅纳米管在光电器件的应用提供理论基础。