Транспортные свойства углеродных наноструктур на основе графита и многостенных нанотрубок

• Автор: Латышев, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил.

Введение
Глава 1. Особенности электропереноса в графене, графите и углеродных нанотрубках (литературный
обзор)

1.1. Графен и его войства

1.2. Дираковские фермионы в графите

1.3. Углеродные нанотрубки

1.4. Постановка задачи

Глава 2. Исследование квантования Ландау в графите нанометровой

толщины методом межслоевого туннелирования

2.1 Квантование Ландау в графене

2.2. Изготовление структур типа «меза»
2.3. Методики измерений туннельных спектров
2.4. Межслоевое туннелирование в условиях квантования
Ландау
2.5. Выводы
Глава 3. Изучение интерференции дираковских фермионов в
графите нанометровой толщины с колоннообразными дефектами
3.1. Интерференция дираковских фермионов на графеновом
мезокольце
3.2. Получение монокристаллов графита нанометровой толщины с колонообразными дефектами. Методика
измерений
3.3. Исследование магетотранспорта в графите нанометровой
толщины с колоннообразными дефектами
3.4. Выводы

Глава 4. Квантово-интерференционные явления на
углеродных нанотрубках
4.1. Эффект Ааронова-Бома на углеродных нанотрубках
4.2. Характеристика исследуемых углеродных нанотрубок.
метотдика измерения
4.3. Исследование эффекта Ааронова- Бома на многостенных углеродных нанотрубках
4.4. Выводы
Заключение
Список публикаций
Цитированная литература

Введение
Углерод, благодаря многообразию форм существования, является важнейшим природообразующим элементом, играющим важнейшую роль в живой и неживой природе. Уникальность углерода определяется
возможностью его одновременного существования в различных
кристаллических формах: алмаз (30) и квазидвумерный графен (20), квазиодномерные нанотрубки и карбины (Ш), и нульмерные фуллерены (СЮ). Открытые в 1985 году фуллерены и позднее в 1991 году нанотрубки можно рассматривать как производные графена (монослоя графита), в котором для создания каркасной замкнутой структуры внесены структурные дефекты - пятиугольники для фуллеренов и большая кривизна графеновой поверхности для углеродных нанотрубок.
Как показали теоретические исследования, графен является
единственным из кристаллических материалов, в котором носители имеют релятивистскую форму спектра, т.е. в переносе заряда участвуют дираковские фермионы, имеющие нулевую эффективную массу.
Поэтому с появлением технологии выделения свободных графеновых чешуек в 2004 году [1,2] начался настоящий бум экспериментальных исследований их физических свойств, обусловленный большой значимостью этих исследований как для фундаментальной науки, так и для практических целей - с графеном связано множество надежд в наноэлектронике.
Экспериментальное обнаружение в графене дираковских фермионов -безмассовых носителей с коническим спектром, открыло уникальную возможность исследовать некоторые аспекты релятивской квантовой электродинамики в твердом теле.
В последнее время было обнаружено, что дираковские фермионы существуют и в тонких кристаллах графита нанометровой толщины. Эти наблюдения открыли новый подход к исследованию дираковских

направлении. Возможные разновидности поперечной структуры многослойных нанотрубок представлены на рис. 1.19 [4].
Рис. 1.19. Модели поперечных структур многослойных нанотрубок (а) - «русская матрешка»; (б) - шестигранная призма.
Структура типа "русской матрешки" (рис. 1.19 а) представляет собой совокупность коаксиально вложенных друг в друга однослойных цилиндрических нанотрубок. Другая разновидность этой структуры, показанная на рис. 1.19 6, представляет собой совокупность вложенных друг в друга коаксиальных призм. Для всех приведенных структур характерно значение расстояния между соседними графитовыми слоями, близкое к величине 0,34 нм, присущей расстоянию между соседними плоскостями кристаллического графита. Реализация той или иной структуры в конкретной экспериментальной ситуации зависит от условий синтеза нанотрубок.
Исследования многослойных нанотрубок показали, что расстояния между слоями могут меняться от стандартной величины 0,34 нм до удвоенного значения 0,68 нм. Это указывает на наличие дефектов в нанотрубках, когда один из слоев частично отсутствует.
Значительная часть многослойных нанотрубок может иметь в сечении форму многоугольника, так что участки плоской поверхности соседствуют с участками поверхности высокой кривизны, которые содержат края с