基于第一性原理的扶手椅型和锯齿型C_0.5/（BN）_0.5异质结单壁纳米管载流子迁移率研究

摘要

本研究结合密度泛函第一性原理和形变势理论，计算不同管径的扶手椅型（n=3-8）和锯齿型（n=4-9）C_0.5/（BN）_0.5异质结单壁纳米管的载流子迁移率。通过系统计算弹性模量、载流子有效质量及形变势常数等关键参数，揭示了管径与手性对迁移行为的调控规律。结果表明，C_0.5/（BN）_0.5异质结单壁纳米管的弹性模量范围为15.98～56.78×10^-8 J/m，有效质量可调范围在0.16～0.98 m₀，形变势常数变化显著（0.28～8.04 eV）.迁移率预测显示，电子和空穴迁移率均呈现强烈的管径依赖特性，最高电子迁移率出现在锯齿型（5,0），达到193414 cm²/Vs，空穴最高迁移率亦在同管型达35372 cm²/Vs；扶手椅型纳米管中，（3,3）和（8,8）分别表现出较高的电子（2371 cm²/Vs）和空穴迁移率（717 cm²/Vs）.通过系统评估12种不同手性纳米管的电学性能，证实C/BN异质结可有效协同带隙调控与高迁移输运特性，为设计新一代高性能纳米电子器件提供了可靠的理论依据和材料候选体系。

关键词

异质结纳米管 / 载流子迁移率 / 形变势理论 / 第一性原理计算