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掺杂的硅量子点由于具有与体硅材料不同的光电性能引起了科学界的广泛关注,通过掺杂可以对硅量子点的光学、电学和磁学等性能进行准确调控使其具有更多潜在的应用前景,例如太阳电池,光伏,光电子学和生物成像等。其中,硼(B)是掺杂硅量子点中最常见的p型掺杂剂。尽管许多实验和理论工作表明B在硅量子点中的掺杂行为与尺度、位置、形状以及表面化学密切相关。但是在B掺杂硅量子点稳定性的研究中,杂质形成能位置的、尺度效应以及形状对其的定量或定性贡献仍是不明确的,此外表面卤素钝化对B掺杂硅量子点稳定性的影响也尚无系统的研究。本论文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,分析了B掺杂对硅量子点杂质形成能的影响,形成了尺度、位置和形状对B掺杂硅量子点的三维解析。探究了表面卤素钝化对B掺杂硅量子点的影响,为掺杂硅量子点的研究提供了理论指导。主要的工作如下:(1)通过引入调整后的配位数(ACN),即考虑了次近邻原子的影响,研究了B原子掺杂在具有截角八面体形状的硅量子点中杂质形成能的位置和尺度效应。结果表明ACN可以很好地区分硅量子点中B原子的掺杂位置,并使得杂质形成能随尺度或位置的变化趋势更为明确。在位置一定时,杂质形成能随着尺度的增大而呈减小的趋势。并且,对于具有相同配位数(CN)的表面位置,其杂质形成能将随着ACN值的增大而增大。此外在截角八面体的硅量子点中,当ACN=3.375的位置存在时通常是B原子的最优掺杂位置。(2)关于形状对B掺杂硅量子点稳定性的影响,我们构建了八面体(OT)、四面体中心对称(TC)和四面体形状(TH)的硅量子点,研究了B掺杂在表面不同位置上(顶点?v?、棱?e?和面上?f?位置)的杂质形成能E_f。结果表明当尺度一定时,在任意位置上杂质形成能始终遵循以下规律:E_f(TH)
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