肖美霞 辛海涛 姚婷珍

摘 要：采用第一性原理模拟方法研究表面修饰和电场对氮化镓纳米薄膜电学性质的影响。对于表面镓原子和氮原子分别进行氢化、氟化或氯化得到的氮化镓纳米薄膜（A-GaN-B），当层厚相同时，Cl-GaN-H和Cl-GaN-Cl薄膜的能隙较小，而H-GaN-H和F-GaN-F薄膜的能隙较大。当层厚增加时，相同表面修饰的氮化镓纳米薄膜能隙将逐渐减小，最终由半导体转变为导体。当施加垂直电场时，薄膜能隙将依赖于电场方向呈现线性增加或者降低。该研究结果将会为氮化镓纳米材料应用于纳米电子器件提供重要的理论指导。

关键词：氮化镓纳米薄膜 能隙 表面修饰 电场 第一性原理

中图分类号：O48 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（b）-0023-03

大块氮化镓具有很多独特的物理性质，在光学、电学、自旋电子学等领域具有广泛的应用。近期二维纳米薄膜结构及电学等性质备受关注，这是由于其存在较大的表面体积比，表面对其物理和化学性质起着至关重要的作用。发生表面重构的纳米薄膜的能隙将会由表面态所决定的，由此表面修饰对不同厚度纳米薄膜的性质有着重要的调控作用[1]。而电场对二维半导体纳米材料的性质也有重要的调控作用[2]，如完全氢化的锗薄膜在外电场作用下可由导体转变为金属[3]。在该文中，研究表面修饰和电场对氮化镓纳米材料电学性质的调控作用将会为其在新型纳米电子器件领域的发展提供重要的理论指导意义。

1 模拟方法

模拟计算采用基于密度泛函理论的DMol3模块[4]，相关交换函数使用广义梯度近似GGA中PBE方法。……