Спектроскопические свойства ультратонких углеродных нанотрубок

• Автор: Бржезинская, Мария Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 178 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1.Атомное и электронное строение тубуленов

1.1 .Атомное строение тубуленов

1.1.1 .Геометрия углеродных нанотрубок

1.1.2.Дефекты в углеродных нанотрубках

1.1.3.Моделирование роста углеродных нанотрубок

1.1 АМетодика выращивания углеродных нанотрубок

1.2.Электронное строение тубуленов

1.2.1.Продольное движение электрона в нанотрубке

1.2.2.Структура зон зеркальных нанотрубок
1.2.3 .Влияние хиральности
1.2.4.Плотность состояний
1.2.5.Энергетическая щель
ГЗ.Оптические свойства тубуленов
1.3.1.Диэлектрическая функция нанотрубок
1.3.2.Плазмон ы
1.4.Цели и задачи исследования
Глава 2.Методика расчёта зон и физических свойств тубуленов
2.1 .Описание метода
2.1.1.Выражения для базисных функций
2.1.2.Гамильтониан и матрицы перекрывания
2.1.3.Электронная плотность и потенциал
2.2,Описание зон графенового листа
2.2.1.Зонная структура графита
2.2.2.Результаты проведённых расчётов
2,З.Описание расширенной ячейки модели тубуленов
2.3.1.Описание атомной структуры
2.3.2.Построение обратной решётки
2.4.Расчёт диэлектрической функции тубуленов
2.4.1.Расчёт оптического поглощения
2.4.2.0птическое поглощение в тест-объекте
2.5.Вычисление оже-, рентгеновских эмиссионных и фотоэлектронных спектров
2.5.1.Методика вычисления оже-спектров
2.5.2.Рентгеновские эмиссионные спектры
2.5.3.Фотоэлектронные спектры
Глава 3.Структура зон и физические свойства тубуленов
3.1 .Структура зон
3.1.1 .Дисперсия энергии в зигзагообразных нанотрубках
3.1.2.Плотность состояний зигзагообразных нанотрубок
3.1.3.0 гибридизации электронов в зигзагообразных нанотрубках
3.2.Спектроскопические свойства углеродных нанотрубок
3.2.1 .Оже-спектры
3.2.2.Рентгеновские эмиссионные спектры
3.2.3 .Фотоэлектронные спектры
3.2.4.0птическое поглощение в тубуленах
Заключение
Библиография

ВВЕДЕНИЕ
В ряду аллотропных форм твёрдого углерода в последнее десятилетие появились искусственно созданные метастабильные структуры, называемые каркасными. Это фуллерены и тубулены. Изучению электронного строения и спектроскопических свойств последних посвящена диссертационная работа.
Актуальность работы. В 1991 году в продуктах дугового разряда между графитовыми электродами обнаружены углеродные кластеры цилиндрической формы - углеродные трубки нанометрового размера (тубулены) [1], для которых имеются не только теоретические предсказания, но также и экспериментальные подтверждения необычных механических [2,3], капиллярных [4-6] и электромагнитных свойств [7-10]. Развитие технологии синтеза новых углеродных структур и получения их конденсированных фаз открывает возможности экспериментального исследования и практического использования в наноэлектронике [11-15], очистке веществ, синтезе новых материалов [16] и др. Имеются сообщения об использовании фуллеренов в производстве электрических батарей (топливных элементов), синтезе углеродного материала, по твёрдости превосходящего алмаз, открытии сверхпроводимости фуллереносодержащих структур при температурах в несколько десятков кельвинов [17]. Существующий метод синтеза углеродных нанотрубок из камфоры [18], позволяет получать в большом количестве ультратонкие нанотрубки, свойства которых являются особо уникальными и которые могут стать основой углеродной наноэлектроники.
Особенности электронной структуры новых углеродных кластеров делают необходимым применение в теоретических исследованиях методов, явно учитывающих детали атомного строения. Среди них получили распространение полуэмпирические методы [19-23]. Однако, одной из проблем полуэмпирических методов является поиск и исследование универсальных

Рис.1.6.Фрагмент графенового листа с указанием гексагональных и декартовых осей координат. Пунктир соответствует 4х-атомной расширенной элементарной ячейке $ векторами трансляции Л =4.26 А и р|=2.46А.
Рис. 1.7.Двумерная зона Бриллюэна графита Здесь Ъх и Ь2 - векторы обратной решётки графита, £Г, и К2 - векторы обратной решётки тубулена, - угол хиральности.