Атомное и электронное строение графеновых нанолент и графановых наночастиц при механическом сжатии

• Автор: Слепченков, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ГРАФЕНА И ЕГО
МОДИФИКАЦИЙ
1Л. Электронная структура графена
1.2. Модели устройств наноэлектроники на основе графена
1.3. Влияние гидрирования на свойства графена
1.4. Экспериментальные исследования атомной структуры и прочностных свойств графена
1.5. Исследование прочностных свойства графена с помощью численного
эксперимента
Заключение к первой главе
Глава 2. ГЛАВА 2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ И ХАРАКТЕРИСТИК КРИВОЛИНЕЙНОГО ГРАФЕНА
2.1. Современное состояние проблемы
2.2. Методика расчета поля локальных напряжений атомной сетки
2.3. Апробация методики расчета поля локальных напряжений атомной сетки
2.3.1. Влияние кривизны атомной сетки на адсорбционную способность графена
2.3.2. Прогнозирование появления дефектов
2.4. Метод сильной связи
2.4.1. Метод сильной связи в модификации Yang Wang и С.Н. Мак.
2.5. Метод молекулярной динамики
2.5.1. Метод атом-атомных потенциалов для исследования графеновых
структур
2.6. Метод AIREBO
Заключение ко второй главе
Глава 3. ВЛИЯНИЕ КРИВИЗНЫ НА АМТОНУЮ СТРУКТУРУ И ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ГРАФЕНА

3.1. Сжатие графеновых нанолент и влияние кривизны на их атомную структуру и электронные свойства
3.2. Влияние кривизны на атомную и электронную структуру сжатого
двухслойного графена
3.3. Влияние гидрирования на механические и электронные свойства
графена
3.3.1. Упругие свойства графановых начастиц
3.3.2. Электронные свойства графановых наночастиц
Заключение к третьей главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. В настоящее время ведутся интенсивные исследования в области разработки наноразмерных электронных устройств. Одним из наиболее востребованных материалов для создания таких устройств является материал, основу которого составляют углеродные наноструктуры. Уникальность и широта спектра их свойств обусловили перспективы развития нового направления электроники - углеродной наноэлектроники, которая основывается на использовании углеродных наноструктурных материалов (углеродных нанотрубок, фуллеренов, графена и его модификаций, и других углеродных нанообъектов). Эта электроника, возникшая с момента обнаружения высоких эмиссионных свойств углеродных нанотрубок (Ю.В. Гуляев и др., 1994) и получившая новый импульс развития с открытием графена и его уникальных электронных свойств (А. К. Geim, К. S. Novoselov, 2007), является одной из самых перспективных инновационных отраслей высоких технологий.
Новый вектор развития углеродной наноэлектроники -быстродействующая (включая чипы и сенсорные экраны), гибкая, прозрачная электроника - ориентирован на графеновые нанотехнологии. Графен, благодаря своей двумерной структуре атомарной толщины, атомы углерода в которой упакованы в гексагональную кристаллическую решетку, находит свое применение при конструировании самых различных электронных устройств: нанотранзисторов, плоских сверхтонких дисплеев, спиновых фильтров, супер конденсаторов, элементов памяти, сенсоров (С. Stampfer et al., 2008; Y.M. Lin et al, 2009; A. Saffarzadeh et al, 2011; Y. Wang et al, 2009;
S.K. Hong et al, 2010). Транзисторы, элементы памяти, основа гибких

возрастает по амплитуде, а затем резко убывает после прохождения критического значения ас. Следовательно, рассматриваемая структура становится механически неустойчивой. Таким образом, симметричная фаза гидрированного графена устойчива только между 2.6 и 3.4 А. Структура разрушается при а большем, чем 3.4 А.
Деформация растяжения и сжатия антисимметричной конфигурации графанового листа в плоскости более, чем на 10 % в значительной степени может изменить прочность связи (на 23.56 и 2.9 % соответственно). Структура разрушается при деформации растяжения порядка 22% или деформации сжатия 26%. По сравнению с симметричной фазой, изменение деформации энергии связи водорода более плавное.
Проектирование электронных устройств на базе графана находится на ранней стадии развитии. Уже сейчас использование графана в качестве канала для полевых транзисторов представляется одним из самых перспективных направлений. Одна из возможных теоретических моделей такого транзистора предложена в работе [67]. Для построения этой модели использовался мультимасштабный подход: для расчета энергетических зон и энергетических щелей использовалась вУ аппроксимация, а для оценки транспортных свойств в зоне Бриллюэна использовалась полуклассическая модель с гамильтонианом сильной связи. Графановый канал представлялся бесконечно длинным и встроенным на подложку БЮ2, которая рассматривалась в качестве типичного диэлектрического затвора. Были теоретически разработаны две модели полевых транзисторов: МОП транзистор п-типа и МОП-транзистор р-типа. Данные устройства способны обеспечивать большие токи и имеют передаточные характеристики с требуемой крутизной.