Kesan pempasifan permukaan bahan bukan organik dan organik terhadap sifat struktur dan ciri elektronik bagi noktah kuantum silikon: kajian ab-initio

Abstract

Beberapa siri pengiraan ab-initio telah dijalankan bagi meneliti perubahan bentuk struktur dan ciri elektronik noktah kuantum silikon berdasarkan kesan pempasifan bahan bukan organik, hidroksil (OH) dan bahan organik, metil (CH3 ). Hasil pengoptimuman geometri menunjukkan bahawa noktah kuantum yang dipasifkan secara tepu dengan bahan organik dan bukan organik perlu menjalani proses penstrukturan semula keadaan permukaan bagi membolehkan pempasifan permukaan tepu dijalankan tanpa meninggalkan sebarang ikatan terjuntai. Kajian juga mendapati bahawa panjang ikatan meningkat pada ikatan silikon-hidroksil pada permukaan noktah kuantum. Manakala, herotan diperhatikan semasa proses pengenduran dinamik di bahagian teras noktah kuantum. Bagi pempasif metil pula, peningkatan ikatan silikon-metil pada permukaan meningkat lebih ketara, sementara pembentukan geometri tetrahedral pada bahagian teras dikekalkan. Hal ini menyumbang kepada kesan pengurungan elektron yang lebih jelas. Ringkasnya, kedua-dua jenis pempasif memberikan kesan perubahan penting pada ciri elektronik dalam tiga perspektif. Pertama, terdapat pengurangan nilai jurang tenaga apabila bahan pempasif yang digunakan mempunyai darjah kebebasan pergerakan yang sangat dinamik menyebabkan pengherotan pada bahagian teras. Kedua, walaupun kehadiran kedua-dua pempasif mempengaruhi nilai jurang tenaga, namun ia tetap menunjukkan sifat elektronik tenaga jurang-langsung. Ketiga, kewujudan jurang tenaga kecil juga diperhatikan agak ketara dalam jalur tenaga bagi noktah kuantum bersaiz kecil, dengan kesan kehadirannya boleh menyebabkan pengurangan hasil kuantum semasa proses eksiton berlaku.