N掺杂SiC纳米线的制备、场发射性能及第一性原理计算

编号：NMJS03586

篇名：N掺杂SiC纳米线的制备、场发射性能及第一性原理计算

作者：孙莎莎； 李镇江； 李伟东； 齐学礼

关键词：SiC纳米线； 场发射； 第一性原理； 密度泛函理论

机构： 青岛科技大学机电工程学院

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。