GaAs 纳米线的第一性原理系统研究

在本文中，我们利用第一性原理赝势计算，对 GaAs 纳米线的原子和电子结构进行了详细分析。我们考虑了六种不同直径、均沿 [111] 方向生长的纳米线，揭示了内聚能与纳米线类型及直径变化之间的有趣趋势。总体而言，对于小直径，纤锌矿堆垛纳米线的平均内聚能高于闪锌矿堆垛纳米线。我们发现，这里考虑的大多数裸纳米线是半导体性的，并且在用氢原子钝化表面悬挂键后仍保持半导体性。然而，在闪锌矿堆垛中，与具有两个悬挂键的表面原子相关的表面态出现在带隙中，会减小带隙，使纳米线从半导体态转变为金属态。这些纳米线在氢钝化后恢复半导体性。即使某些纳米线的带隙随直径增大而减小，从而显示出量子限域效应，但总体而言，带隙变化相当复杂，取决于纳米线的类型和几何形状、直径、弛豫类型以及表面原子的悬挂键是否被氢饱和。