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N掺杂SiC纳米线的制备、场发射性能及第一性原理计算
  • ISSN号:1672-6987
  • 期刊名称:青岛科技大学学报(自然科学版)
  • 时间:2013.8
  • 页码:336-341
  • 分类:O462.4[理学—电子物理学;理学—物理] O471.5[理学—半导体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]青岛科技大学机电工程学院,山东青岛266061
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51272117,50972063); 山东省自然科学基金项目(ZR2011EMZ001,ZR2011EMQ011)
  • 相关项目:SiC一维纳米材料的掺杂和修饰改性及其场发射性能研究
中文摘要:

利用简单的化学气相沉积法,首次以固态三聚氰胺(C3H6N6)为N掺杂剂,与Si/SiO2粉体混合,在1 250℃下保温25min,制备出N掺杂SiC纳米线。采用XRD、SEM、元素分析等测试手段对产物的物相和微观形貌进行了表征,并对其场发射性能进行了研究,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对N掺杂前后SiC纳米线的电子结构进行了计算。结果表明:掺N后的纳米线弯曲程度明显变大,场发射性能显著提高,开启电场值和阈值电场值由原来的3.5V.μm-1和6.6V.μm-1分别降低为2.6V.μm-1和5.5V.μm-1。此外,第一性原理计算表明,掺N后的纳米线禁带宽度明显变窄,使电子从价带向导带过渡时需要更少的能量,从理论上解释了N掺杂SiC纳米线场发射性能增强的原因。

英文摘要:

N-doped SiC nanowires were firstly preparated by chemical vapor reaction method,which used solid melamine(C3H6N6)as the N dopant,mixing with Si/SiO2 powders hearting 25min at the temperature of 1 250℃.The crystal structure and morphology of the products were characterized by X-ray diffraction(XRD)、scanning electron microscopy(SEM)and element analysis.The field emission property of the products was also tested,and the electronic structures of un-doped and N-doped SiC nanowires were calculated via first-principle on the basis of the density functional theory(DFT).Results show that the bending degree of the N-doped SiC nanowires is bigger and it exhibits enhanced field emission activity comparing with the un-doped SiC nanowires,the turn-on field decreased from 3.5V.μm-1 to 2.6V.μm-1 and threshold field decreased from 6.6V.μm-1 to 5.5V.μm-1.The theoretical results indicate that calculated band gap of N-doped nanowires is narrower than that of un-doped samples and the transition of an electron from valence band to conduction band needs less energy which explained the reason of enhancement of field emission activity in theory.

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期刊信息
  • 《青岛科技大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:山东省教育厅
  • 主办单位:青岛科技大学
  • 主编:马连湘
  • 地址:青岛市松岭路99号
  • 邮编:266061
  • 邮箱:xbzr@qust.edu.cn
  • 电话:0532-88959017 88959018
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-6987
  • 国内统一刊号:ISSN:37-1419/N
  • 邮发代号:24-233
  • 获奖情况:
  • 中国高校优秀科技期刊,全国石油和化工行业优秀期刊,全国高校优秀编辑质量奖科技期刊,华东地区优秀期刊,山东省优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2011版)
  • 被引量:3384