Особенности атомной и электронной структуры различных форм sp-углерода с учётом влияния примесей водорода, фтора и кислорода

• Автор: Коробова, Юлия Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.04, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1Л. Формы углерода
1.2. Ориентированные углеродные плёнки
1.3. Аморфные углеродные плёнки
1.4. Кристаллы карбина
1.5. Теоретические исследования различных форм линейно-цепочечного углерода... .29 ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАСЧЁТОВ
2.1 Теория функционала электронной плотности - исторический обзор
2.2 Обменно-корреляционный потенциал
2.3. Решение уравнений Кона-Шема
2.4. Вычисление сил в элементарной ячейке
2.5. Vienna ab initio simulation package (VASP)
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ ИЗГИБОВ ОТДЕЛЬНЫХ УГЛЕРОДНЫХ ЦЕПОЧЕК
3.1. Исследования атомной структуры
3.2. Исследования электронной структуры
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ АТОМНОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПЛЁНОК ЛЦУ.
4.1. Исследования атомной структуры
4.2. Исследование распределения заряда вдоль углеродных цепочек в плёнке
4.3. Механизм стабилизации атомной структуры ориентированных углеродных плёнок..
4.4. Исследования электронной структуры
4.5. Исследования механических свойств
4.6. Выводы
ГЛАВА 5. ФОРМИРОВАНИЕ ИЗГИБОВ УГЛЕРОДНЫХ ЦЕПОЧЕК ЗА СЧЁТ АДСОРБЦИИ ФТОРА И КИСЛОРОДА
5.1. Исследования атомной структуры
5.2. Исследования электронной структуры
5.3. Модель структуры ориентированных углеродных плёнок с примесями фтора и кислорода

5.4. Выводы
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЯ АТОМНОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛА КАРБИНА
6.1. Исследования атомной структуры чистого кристалла карбина
6.2. Исследования электронной структуры чистого кристалла карбина
6.3. Влияние примеси водорода на атомную структуру кристалла карбина..
6.4. Влияние примеси водорода на электронную структуру кристалла карбина
6.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время прогресс в создании интергальных микросхем основывается на миниатюризации. Однако полупроводниковая электроника скоро придёт к физическому пределу, после которого дальнейшая миниатюризация невозможна. Кроме того, уже достигаются такие масштабы элементов - нано-масштабы, на которых начинают играть значительную роль квантовые свойства веществ [1].
Поскольку дальнейшая миниатюризация является необходимым процессом, то представляются чрезвычайно актуальными исследования, направленные на создание низкоразмерных структур с размерами 1-1 Онм (наноэлектроника), способных обеспечить дальнейший рост производительности интегральных микросхем.
Наиболее перспективным решением данного вопроса являются структуры на основе углерода, поскольку углерод, обладая большим набором различных форм, проявляет интересные квантовые свойства, вследствие чего обладает уникальной возможностью формировать как идеальные двумерные (графен) и одномерные (линейноцепочечный углерод) структуры, так и гибридные наноразмерные объекты (фуллерены, нанотрубки и т.п.). Различные углеродные формы обладают как проводящими, так и диэлектрическими свойствами, что позволяет в принципе создать наноэлектронные устройства на основе лишь одного элемента - углерода [2-4].
Одним из типов структур, представляющих для наноэлектроники наибольший интерес, являются плёночные структуры, которые позволяют реализовать широко применяемую сейчас планарную технологию производства микросхем. Такими плёнками могут служить ориентированные плёнки линейно-цепочечного углерода (ЛЦУ) [5], состоящие из изогнутых углеродных цепей, ориентированных перпендикулярно поверхности подложки, получаемых методом ионно-стимулированного осаждения [6]. По предварительным анализам, такие пленки позволят создать в пределе, полевые транзисторы, состоящие из нескольких атомов, транзисторы, в которых не происходит рассеяния носителей заряда, а, следовательно, и нагрева структур.
Наряду с пленками ЛЦУ для изучения представляет интерес и кристаллическая модификация ЛЦУ - кристалл карбина. Поскольку сшивки между цепочками, которые присутствуют в структуре кристалла, могут рассматриваться как каналы проводимости, то огромный интерес представляют исследования электронных свойств кристаллов. Также кристаллы карбина могут рассматриваться как заменитель кремниевых и германиевых подложек. Кроме того, места сшивок цепочек в его составе являются потенциальными

Исследования структуры идеального карбина, состоящего из плотноупакованных прямых углеродных цепочек (Рис. 1.16), проведены Мавринским [75].
гексагонально Беленковым и
Рисунок 1.16. Модель идеального кристалла карбина Беленкова и Мавринского [75].
В этой работе методом ЛКАО (линейной комбинации атомных орбиталей) было проведено такого кристалла и показано, что наиболее предпочтительное с точки зрения энергии расстояние между углеродными цепочками составляет около З.ОА.