Электронная структура однослойных углеродных нанотрубок с металлической проводимостью в приближении свободных электронов

• Автор: Захарченко, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА, ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОДНОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
1Л. Открытие углеродных нанотрубок
1.2. Структурные свойства однослойных углеродных нанотрубок
1.2Л. Описание атомарной структуры ОСУНТ
1.2.2. Размеры ОСУНТ
1.2.3. Хиральность ОСУНТ
1.2.4. Прочие структурные характеристики ОСУНТ
1.3. Методы вычисления электронных и электрофизических характеристик однослойных углеродных нанотрубок
1.3.1. Методы расчёта электронной структуры ОСУНТ
1.3.2. Методы расчёта электропроводных характеристик ОСУНТ
1.4. Экспериментальные данные об электрофизических свойствах однослойных углеродных нанотрубок
1.4.1. Влияние индексов хиральности на тип проводимости ОСУНТ
1.4.2. Зависимость сопротивления от длины ОСУНТ при малых напряжениях
1.4.3. Токи насыщения в ОСУНТ
1.4.4. Частотная зависимость сопротивления ОСУНТ
1.5. Применение ОСУНТ в качестве материала твердотельной электроники, микро- и наноэлектроники
Выводы к главе 1
ГЛАВА 2. ВЫВОД ЗАВИСИМОСТЕЙ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОДНОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ОТ ИНДЕКСОВ ХИРАЛЬНОСТИ

2.1. Диаметр ОСУНТ
2.2. Угол хиральности ОСУНТ
2.3. Период идентичности нанотрубок
2.3.1. Методы получения выражения для периода идентичности ОСУНТ
2.3.2. Теорема о ближайшем узле
2.3.3. Период идентичности ОСУНТ
2.3.4. Период идентичности неуглеродных нанотрубок
2.4. Число атомов примитивной ячейки ОСУНТ
2.5. Линейная плотность ОСУНТ
Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. МЕТОД РАСЧЁТА ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ ОДНОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК В ПРИБЛИЖЕНИИ СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ
3.1. Модель ОСУНТ в приближении свободных электронов
3.2. Решение уравнения Шрёдингера для ОСУНТ в приближении свободных электронов
3.3. Вычисление энергии Ферми ОСУНТ в приближении свободных электронов
3.4. Вычисление баллистического сопротивления ОСУНТ
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТОВ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ И БАЛЛИСТИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ НАНОТРУБОК СТРУКТУРНОГО ТИПА «ARMCHAIR»
4.1. Реализация вычислений
4.2. Электронное строение ОСУНТ структурного типа «armchair»
4.3. Баллистическое сопротивление ОСУНТ структурного типа
«armchair»

4.4. Нанотрубки, электронная структура которых описывается приближением свободных электронов
4.5. Влияние длины углерод-углеродной связи графсна на электронное строение ОСУНТ
Выводы к главе 4
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

проводимость ОСУНТ возрастает. Это объясняется тем, что с ростом прикладываемого напряжения увеличивается как концентрация носителей, участвующих в переносе, так и число баллистических каналов. Значение сопротивления 6,45 кОм, свойственное ОСУНТ с металлическим типом проводимости, так же часто указывается в других работах, основанных на применении приближения сильной связи, например в [59]. Указанное значение обусловлено наличием четырёх зон, пересекающих уровень Ферми, то есть четырёх баллистических каналов.
Стоит ещё раз отметить, что приближение сильной связи имеет тот недостаток, что не учитывается влияние атомов, которые в случае ОСУНТ малых диаметров уже не являются «далёкими» соседями. Именно поэтому результаты расчётов зонной структуры ОСУНТ малых диаметров, полученные в приближении сильной связи и приближении ЛПЦВ, имеют существенные отличия [35]; причем согласно экспериментальным данным из работы [60] более точным оказывается метод ЛПЦВ.
Методы вычисления электропроводных характеристик ОСУНТ, отнесённые ко второй группе, позволяют учитывать различные механизмы неупругого рассеяния электронов. В работе [61] моделирование ВАХ однослойной углеродной нанотрубки основано на решении уравнения переноса. При записи уравнения Больцмана учитываются три механизма рассеяния: упругое электрон-электронное рассеяние, обратное и прямое рассеяния на фононах решётки. Путём численного решения этого уравнения для электронов, движущихся справа налево и слева направо (по направлению и против направления поля), находятся функции распределения электронов и /я соответственно, которые
используются для вычисления тока через ОСУНТ:
Ъо-уКЛ-ЛУЕ'. (1.19)
где Е1 - энергия электронов.