Теоретическое исследование влияния дефектов на структуру и свойства монослоя гексагонального нитрида бора

• Автор: Сержантова, Мария Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 114 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Г лава 1 Современные исследования нитрида бора

1.1 Модификации нитрида бора (BN)

1.1.1 Свойства кубического нитрида бора (c-BN)

1.1.2 Получение пленок кубического нитрида бора (c-BN)

1.1.3 Свойства гексагонального нитрида бора (h-BN)

1.1.4 Получение тонких пленок гексагонального нитрида бора (h-BN)

1.2 Дефекты в монослое гексагонального нитрида бора (h-BN)

1.3 Применение нитрида бора 34 Глава 2 Зонные методы расчёта структуры и свойств кластеров

и периодических структур

2.1 Теория функционала плотности
2.2 Метод псевдопотенциала
2.3 Псевдопотенциал Вандербильта (Vanderbilt)
Глава 3 Проведенные исследования и обсуждение результатов
3.1 Описание объектов и методов исследования
3.2 Исследование влияния деформации ячейки на стабильность вакансий
3.3 Исследования поведения адатомов на поверхности монослоя h-BN
3.3.1 Расчет энергии адсорбции адатомов
3.3.2 Моделирование процесса миграции адатомов по поверхности монослоя h-BN
3.3.3 Расчет электронной структуры монослоя h-BN с адатомами
3.4 Исследование влияния деформации на электронную структуру h-BN
3.4.1 Расчет электронной структуры монослоя h-BN без вакансий

3.4.2 Расчет электронной структуры монослоя И-ВИ
с вакансиями без деформации
3.4.3 Исследование влияния деформации на электронную
структуру монослоя Ь-ВК с вакансиями
3.5 Влияние вакансий на магнитное упорядочение в монослое Ь-ВИ
Выводы
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Спрос на компактные лазерные устройства ультрафиолетового спектра увеличивается, так как они имеют важное применение в таких областях как оптические накопители, фотокатализ, стерилизация, офтальмологическая хирургия и нанохирургия. Гексагональный нитрид бора (h-BN) является перспективным материалом для применения в лазерных устройствах. h-BN подобно графиту может существовать в виде отдельных монослоев. Подобные структуры могут быть использованы в наноэлектронике.
Монослои при выращивании располагаются на подложке из других материалов (графен, никель, медь), в результате чего возникает напряжение в материале, что приводит к деформации решетки монослоя и как следствие к изменению его свойств.
В 2009-2010 гг. Li Song, Lijie Сі, Нао Lu, Pavel В. Sorokin и др. синтезировали монослои гексагонального нитрида бора и провели расчет модуля упругости. Структурные и электронные свойства были исследованы экспериментально и теоретически в работах N. Ooi, М. Hubacek, V.L. Solozhenko, Т. Wittkowski, Т. Kuzuba, Nag Angshuman, E. Hernandez и др. Однако влияние деформации на структуру монослоя гексагонального нитрида бора с вакансиями не изучено, а это необходимо для получения материалов с заданными свойствами. Другим дефектом являются адатомы, их появление на поверхности будет приводить к изменениям электронной структуры. Кроме того, концентрация адатомов на поверхности и скорость их миграции будет оказывать влияние на концентрацию вакансий в монослое гексагонального нитрида бора.

- порошковый нитрид бора используют для производства кубического нитрида бора (например, порошки и гранулы).
h-BN является изолятором и может применяется в качестве барьерного слоя при утечке заряда в электронном оборудовании. В последнее время были продемонстрированы светоизлучающие устройства на основе h-BN в дальней ультрафиолетовой зоне (FUV), которые могут быть использованы в компактной оптоэлектронике УФ-спектра [177, 178]. Тем не менее, в связи с проблемами в синтезе высококачественных пленок h-BN, свойства еще не были хорошо изучены. Например, ранее было предложено, что h-BN является непрямым полупроводником [62, 179], в то время как более поздние исследования показали, что h-BN имеет прямую запрещенную зону (5,9 эВ) [61]. Это расхождение, скорее всего, связано с отсутствием пленок h-BN высокого качества.
h-BN остается химически инертным при температурах выше 2000 К, не смачивается расплавленными металлами и галоидными флюсами. Благодаря этим свойствам порошок h-BN стал незаменимым компонентом в производстве различных огнеупорных покрытий и керамики. Поверхность, покрытая h-BN, превращается в “микроволновое окно” - h-BN рассеивает радиоволны. Это свойство используется в технологиях ВВС по созданию самолетов-невидимок -военные самолеты с покрытием h-NB не улавливаются радарными установками противника.
Поверхность h-BN очень ровная, на ощупь гладкая и шелковистая. Благодаря последнему качеству порошок h-BN стал использоваться в качестве основы для косметики. Сегодня во всем мире h-BN используется в линиях элитной косметики всех ведущих производителей косметических средств [118].