Электронная структура, магнитные и транспортные свойства нанолент графена на полупроводниковых подложках MeN(Me=B,Al)

• Автор: Нгуен Ван Чыонг
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Строение, физические свойства, методы получение и применение нанолент графена

1.1 Основные факторы, влияющие на свойства нанолент графена

1.2 Методы изготовления графеновых нанолент

1.3 Применения графеновых нанолент

2 Теоретические методы квантово-механического расчёта

2.1 Первопринципные методы расчета электронной структуры

2.2 Теория функционала электронной плотности

2.3 Приближение для обменно-корреляционного функционала

2.4 Внешнее электрическое поле

2.5 Достоверность и применимость теоретических методов
3 Электронная структура, магнитные и транспортные свойства интерфейса гСЫК/Ь-ВЩООО!)
3.1 Атомная и электронная структуры нанолент гвИЯ без подложки
3.2 Модель 2СКЯ/Ь-ВМ(0001) и методы её изучения
3.3 Атомная структура и магнетизм интерфейса 2СЫЯ/1з-ВМ(0001)
3.4 Электронная стуруктура интерфейса 2СМЯ/Ъ-ВМ(0001)
3.5 Транспортные свойства интерфейса 2СЫЯ/Ь-ВМ(0001)
3.6 Настройка электрическим полем электронной структуры, магнитных и транспортных свойств интерфейса 201МЯ/1і-ВМ(0001)
3.7 Выводы к разделу
4 Электронная структура и магнитные свойства двухслойных нанолент графена на гексагональном нитриде бора В7С14Я/Ь-ВМ(0001)
4.1 Атомная и электронная структуры ВгвМЯ без подложки
4.2 Атомная структура интерфейса В2СКЯ/11-ВЫ(0001)
4.3 Влияние наномеханического поля на электронные и магнитные свойства интерфейса В2СМЯ/Ь-ВМ(0001)

4.4 Влияние внешнего электрического поля на электронные и магнитные
свойства интерфейса BZGNR/h-BN(0001)
4.5 Выводы к разделу
5 Электронные, магнитные и транспортные свойства нанолент графена типа зигзаг на нанолисте нитрида алюминия 20К11/АГ№518(0001)
5.1 Атомная структура интерфейса 7С15ГВ/А115ПМ8(0001)
5.2 Электронные свойства интерфейса 201Ч11/А1]5П5[8(0001)
5.3 Влияние электрического поля разных направлений на электронные и
магнитные свойства интерфейса гОКК/АИ51М8(0001)
5.4 Транспортные свойства интерфейса 20Ы11/АМЫ8(0001)
5.5 Выводы к разделу
Заключение
Список цитируемой литературы
Основные публикации автора по теме диссертации
Введение
Актуальность темы. В последнее время, одномерные углеродные наноструктуры (наноленты графена, СЖИд) явились объектом физики конденсированного состояния и изучения в большом числе работ, что обусловлено их удивительными свойствами и предсказанными заманчивыми перспективами их использования в спинтронике [1 - 5]. Известно [3, 6], что благодаря квантоворазмерному эффекту величина энергетической щели в СКИд может уменьшаться с увеличением ширины полосы или возрастать с уменьшением ширины полосы. В зависимости от ширины, наноленты с геометрией края типа кресло (АСЖГ^б) могут иметь металлический или полупроводниковый тип зонной структуры. Наноленты графена с геометрией края типа зигзаг являют-
ся полупроводниками [3], обнаруживают удивительный краевой ферромагнетизм [1] и способность управляться поперечным электрическим полем [7]. В настоящее время достигнут значительный прогресс в изготовлении высококачественных одномерных каналов - графеновых нанолент [8, 9], что от-
крывает перспективы их использования в реальных графеновых устройствах наноэлектроники и приводит к возрастанию интереса к изучению природы их поразительных свойств. Известно [4, 10], что спиновые моменты двух краев нанолент графена типа зигзаг в синглетном основном состоянии имеют
антиферромагнитное упорядочение. Следует отметить, что антиферромагнит-ное упорядочение краевых состояний зигзаговых нанолент недавно было поставлено под сомнение в работах [11, 12]. Важно, что квантоворазмерный эффект и межкраевое суперобменное взаимодействие в открывают воз-
можность изменения их электронных и магнитных свойств. Электронная структура нанолент графена в антиферромагнитном упорядочении (АР^ОИИд) соответствует полупроводниковому типу [8, 13, 14].
Размещение СМИд на диэлектрической подложке может приводить к изменению их структуры и свойств, что обусловлено нелокальным диэлектрическим экранированием электрон - электронного взаимодействия в СКИд. Подложка существенно модулирует электронные, магнитные и транспортные свойства

Из выражений (2.19) и (2.20) мы получим, Е0 + Е'0 < Е'0+ Е0, что является очевидным противоречием. Таким образом, нет никаких двух различных внешних потенциалов, которые могут дать тот же п{г). Поэтому п{г) однозначно определяет v(r) (с точностью до константы) и все свойства основного состояния.
Теперь для данной v(r) мы можем записать энергию Ev как функцию электронной плотности п{г) :
ВД = Пп] + VJ«] + КМ = |n(r)v{r)dr + F„M (2-21)

КМ-Пп] + УМ (2-22)
Здесть отметим, что FnK[ri зависит только от п(г) и не зависит от любого внешнего потенциала v(r). Таким образом, FnK[«] является универсальным функционалом п(г).
Вторая теорема Хонгберга-Кона показывает, что энергия основного состояния можно получить вариационно, из плотности. Плотность, которая минимизирует полную энергию является истинной плотностью основного состояния. Это выражено так:
£0[н0]<ВД (2.23)
Исходя из первой части теоремы, предположим, что ¥ - волновая функция основного состояния и связанная с плотностью электронов - п(г). Таким образом, п{г) однозначно определяет внешний потенциал v(r). Если есть еще одна
другая волновая функция Т'1 отличная от Т и соответствующая ей электронная плотность - и(г), то мы можем получить:

Ч?' = ^nr)v{r)dr + FHK[n'] = £[«'] 2: E[n] (2.24)
Таким образом, энергия достигнет минимума только тогда, когда электронная плотность является электронной плотностью основного состояния.
Если бы Е//Л.[п] был достаточно простым функционалом п(г), проблема
определения энергии основного состояния и плотности в заданном внешнем