氮化硼纳米管作为半金属纳米线模板

我们通过 DFT/GGA+U 计算研究了由氧化铁单层和 $(n,0)$ 氮化硼（BN）纳米管构成的磁性纳米管的电子和结构性质，其中 $n$ 从6到14。FeO 覆盖管的每个 FeO 分子的形成能小于小 FeO 纳米颗粒的形成能，这表明 FeO 分子可能覆盖 BN 纳米管而非聚集形成 FeO 体相。我们提出了 FeO 覆盖 BN 纳米管形成能的连续模型，预测直径约为 $13\,\text{\AA}$ 的 BN 管最为稳定。与碳纳米管不同，FeO 覆盖 BN 纳米管的能带结构无法通过切割 FeO 层的能带结构获得，曲率和与 BN 管的相互作用对 FeO 覆盖管的电子行为起决定性作用。结果是这些纳米管为半导体、本征半金属或半半金属，且可通过电子或空穴掺杂转变为半金属。这一结果在自旋电子学背景下可能具有重要意义。