摘要
碳化硅（SiC）材料是第三代宽禁带半导体的杰出代表，在力学、热学、电学和光学性能上有十分优异的表现，广泛应用在能源、生物医学、电子信息通讯、微纳电子器件、微波吸收等领域，尤其是在制造高温、高压和高频等电子器件时，碳化硅半导体是满足这些严格要求的最理想的材料。纳米材料制备过程产生的表面悬挂键及其它缺陷会导致其性能的不稳定性，利用表面钝化的方法可以饱和材料表面的悬挂键，有效地改善材料的性能。论文采用第一性原理计算方法，对2H-SiC纳米线的氢和羟基钝化进行了系统研究，主要内容如下： 首先，对比研究了氢和羟基钝化对SiC纳米线结构稳定性、电学和光学性能的影响，发现钝化后结构稳定性增强，羟基钝化增强稳定性效果较好。氢和羟基钝化饱和表面悬挂键，杂质带的消除增大了带隙，氢钝化对带隙的增大效果显著，钝化消除了电子从价带跃迁到导带对应的光吸收峰，并且导致光学参数的频谱响应峰变窄并向深紫外区移动。 其次，为了揭示不同原子或基团的钝化效果，研究了羟基分别对纳米线表面C、Si原子进行钝化的影响。结果表明，羟基饱和Si原子比饱和C原子对增强稳定性效果更好，钝化后带隙值的变化与钝化键的极性有关。 然后，研究了不同直径碳化硅纳米线的羟基钝化。分析比较纳米线的结构和性能，发现钝化前后纳米线的稳定性、能带和光学性质受尺寸影响有明显差异，钝化饱和悬挂键后纳米线表现出明显量子尺寸效应，未钝化纳米线则与之相异。 最后给出本文的研究结论，氢和羟基钝化能够增强纳米线的结构稳定性，提升材料的带隙值以及吸收、电导等光学性能，而且尺寸效应对SiC纳米线的钝化前后性质的影响有显著差异，本文的研究对提升制备2H-SiC纳米线材料的性能提供了理论依据。
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