锯齿型与扶手椅型碳化硅纳米管光电性质第一性原理研究

聂 涛，罗祥燕，秦成龙，周卢玉，谢 泉

(贵州大学大数据与信息工程学院，贵阳 550025)

1 引 言

自从1991年日本电镜专家Iijima博士在高分辨电镜下发现了碳纳米管以来[1]，人们对于碳纳米管的研究有了长足的进步，目前实验室已能制取长度达到米级的碳纳米管，其拉伸强度达到了43 GPa[2]，其性能远高于目前使用的钢筋等材料.然而从半导体性质来看，碳纳米管因为其禁带宽度较窄，纳米管表面化学性质稳定，不易进行掺杂[3].因而将其应用到半导体材料上存在较大的技术难度，研究者们试图找到其他元素构成的纳米管来解决这个问题.

碳化硅作为第三代半导体核心材料之一，它具有宽带隙、高载流子迁移率和高击穿场强、高热导率、化学性能稳定等优点，因此常适于制作高温、高频、抗辐射、大功率和高密度集成的电子器件[4].目前，国内外研究者已开发出多种制备碳化硅纳米管(Silicon Carbide nanotube，SiCNT)的方法，Sun等人采用碳纳米管为模板，与Si粉末在1250℃反应40 min制备出了层间距约0.35～0.45 nm的多壁碳化硅纳米管[5].2006年，湖南大学的陶德良等人利用MTS为气源化合物，用CVD方法制备出了碳化硅纳米管[3].依靠第一性原理，人们计算出了当碳化硅纳米管的碳硅原子比例为1：1时，结构最为稳定[6-8].随着研究的深入，人们发现碳化硅纳米管的部分性质优于碳纳米管.例如，碳化硅纳米管在高温环境下表现出了良好的稳定性，同时因为其外表面有很高的反应活性，其表面比较容易进行化学修饰[3].碳化硅纳米管还对SO2气……