Управление свойствами полупроводниковых одностенных углеродных нанотрубок

• Автор: Богданова, Дарья Александровна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Способы управления электрическими свойствами углеродных нанотрубок

1.1. Структура углеродных нанотрубок. Металлические и полупроводниковые ОУНТ

1.2. Возможности применения углеродных нанотрубок

1.3. Способы модификации электронной структуры и проводимости углеродных нанотрубок. Легирование, адсорбция и

инкапсулирование

1.4. Хемосорбция, адсорбция и легирование: водород, азот и кислород на углеродных нанотрубках

1.4.1. Водород

1.4.2. Азот

1.4.3. Кислород

Глава 2. Моделирование свойств одностенных углеродных
нанотрубок
2.1. Моделирование ОУНТ различной длины и хиральности.
Исследование зависимости HOMO-LUMO энергетической щели наиотрубок от их длины и диаметра
2.1.1. Отклонение свойств реальных углеродных нанотрубок от рассчитанных для идеальных бесконечных ОУНТ
2.1.2. Выводы к разделу 2.

2.2. Хемосорбции водорода и ее влияние на свойства одностенных углеродных нанотрубок
2.2.1. Оптимизация геометрии при внутренней и внешней хемосорбции водорода
2.2.2. Энергия хемосорбции водорода на ОУНТ
2.2.3. Энергия деформации ОУНТ при хемосорбции водорода
2.2.4. НОМО-ЬиМО-щель в случае водородной хемосорбции на ОУНТ
2.2.5. Влияние водородной хемосорбции на проводимость одностенных углеродных нанотрубок
2.2.6. Возможности использования хемосорбции для хранения водорода в углеродных нанотрубках
2.3. Влияние хемосорбции кислорода и азота на свойства одностенных углеродных нанотрубок
2.3.1. Моделирование хемосорбции азота на одностенных углеродных нанотрубках
2.3.2. Моделирование хемосорбции кислорода на одностенных углеродных нанотрубках
2.3.3. Выводы к разделу 2.
2.4. Нанотрубки с дефектами Стоуна-Уэйлса и хемосорбция водорода на них
2.4.1. Моделирование нанотрубки с дефектами Стоуна-
Уэйлса

2.4.2. Хемосорбция водорода на нанотрубке с дефектами Стоуна-Уэйлса
2.4.3. Хемосорбция азота на нанотрубке с дефектами Стоуна-
Уэйлса
2.4.4. Выводы к разделу 2.
Глава 3. Кинетика десорбции с углеродных нанотрубок
3.1. Решение уравнения десорбции
3.2. Анализ экспериментальных ТБ8-спектров водорода
3.3. Анализ экспериментальных ТОБ-спектров кислорода
Глава 4. Спин-триплетная молекула внутри углеродной нанотрубки
4.1. Модель
4.2. Сохраняющиеся величины
4.3. Точное решение для случая М= 0 в отсутствии внешнего магнитного поля (#0=0)
4.4. Теория возмущений для случая ненулевого внешнего магнитного поля. М= 0,±
4.4.1.Состояние М=
4.4.2.Состояние М=±
4.5. Поиск решения в виде разложения по сферическим
гармоникам
4.5.1. Состояние М=
4.5.2. Состояние М=±
4.5.3. Матрица Гамильтониана для произвольного М>
Глава 2. Моделирование свойств одностенных углеродных нанотрубок.
Как уже говорилось выше, углеродные нанотрубки являются одним из самых перспективных материалов для нужд наноэлектроники. На их основе могут быть созданы излучатели, эмиттеры, ключи, линии связи, элементы памяти, а также химические и биологические сенсоры. В связи с этим особенно важно иметь возможность создавать нанотрубки с заданными, желаемыми свойствами и параметрами. Среди способов моделирования свойств одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) можно выделить следующие: адсорбция различных атомов и групп атомов на графеновой поверхности трубки, легирование, инкапсулирование атомов и молекул внутри трубок, внесение дефектов в структуру ОУНТ, изменение длины трубок.
В данной главе будут теоретически (с помощью компьютерного квантово-химического моделирования) рассмотрены следующие способы моделирования свойств ОУНТ: хемосорбция водородных атомов на ОУНТ различного диаметра и хиральности, легирование ОУНТ различного радиуса азотом и кислородом, изменение длины ОУНТ и внесение в структуру трубки дефектов Стоуна-Уэйлса (8¥, от “31;опе-Уа1е8”) с последующей водородной хемосорбцией на них.
2.1. Моделирование ОУНТ различной длины и хиральности. Исследование зависимости НОМО-ШМО энергетической щели нанотрубок от их длины и диаметра.
2.1.1. Отклонение свойств реальных углеродных нанотрубок от рассчитанных для идеальных бесконечных ОУНТ.