《表1 硅纳米线氧化前后的原子间键长及晶胞体积大小》

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《氧掺杂硅纳米线电子结构及光学性质的第一性原理研究》

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通过对氧掺杂和修饰Si[100]-NW的几何结构进行优化，计算得出体系中硅原子间键长、掺杂原子（O）与硅原子间键长以及晶胞体积如表1所示.从优化结果来看，未掺杂氧原子前，Si[100]-NW内部区域Si-Si键长相对较长，最长为0.237 7 nm，而纳米线表面区域Si-Si键长相对较短，最短为0.234 7 nm，这与Kajiyama等所报道的Si-Si键长为0.235±0.002 nm很相符[15].硅纳米线不同区域的Si-Si键长的不同，主要由于表层原子间键长受到表面效应的影响，导致表面的Si-Si键长缩短，而纳米线内部Si-Si键长受影响较小，仍较好保持体硅特征.当氧原子掺杂或修饰Si[100]-NW表面后，晶胞体积都有所减小，同时靠近Si-O键附近出现被拉长的SiSi键，分别达到0.238 9、0.238 3和0.238 3 nm，而离Si-O较远的其他区域Si-Si键长基本保持不变.这是因为氧原子半径比硅原子半径小，当氧原子表面掺杂后，原有晶格结构特别是氧原子附近的区域发生形变，致使晶胞体积减小，Si-O键附近的部分Si-Si键长被拉长.同时，从表1中可以看出Si-O键长受键合和掺杂形式影响较大，替换掺杂形成的Si-O键长最长，表面修饰形成的Si-O桥键键长稍短一些，而表面修饰形成的Si=O双键键长最短.