Метод сильно связанных электронов для получения дисперсионного соотношения для энергии графена

Авторы: Мосин М.А.
Опубликовано в выпуске: #4(9)/2017
DOI: 10.18698/2541-8009-2017-4-77
Раздел: Информатика, вычислительная техника и управление | Рубрика: Системный анализ, управление и обработка информации, статистика
Ключевые слова: углеродная нанотрубка, графен, электрическая проводимость графена, метод сильно связанных электронов, дисперсионное соотношение для энергии, функции Блоха, зоны Бриллюэна, точки Дирака
Опубликовано: 10.04.2017

Решена проблема учета варьирования параметров наноструктур на основе графена путем проведения численных экспериментов. Использован альтернативный молекулярно-динамическому симулированию метод сильно связанных электронов для решения уравнения Шредингера. Описана реализация данного метода для π-электронов в слое графена. Получено дисперсионное соотношение для энергии графена. Представленные результаты могут быть использованы для нахождения зонной структуры одностенных углеродных нанотрубок и изучения их электронных свойств.

Литература

[1] Radushkevich L.V., Lukyanovich V.M. On the structure of carbon formed by the thermal decomposition of carbon monoxide (CO) to the contact with iron // Russ. J. Phys. Chem. 1952. Vol. 26. P. 88.

[2] Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon // Nature. 1991. Vol. 354. No. 6348. P. 56–58. URL: https://www.nature.com/nature/journal/v354/n6348/pdf/354056a0.pdf DOI: 10.1038/354056a0

[3] Pop E., Mann D.A., Goodson K.E., Dai H. Electrical and thermal transport in metallic single-wall carbon nanotubes on insulating substrates // Journal of Applied Physics. 2007. Vol. 101. No. 9. P. 093710. URL: http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.2717855 DOI: 10.1063/1.2717855

[4] Kuroda M.A., Leburton J.P. Joule heating induced negative differential resistance in free-standing metallic carbon nanotubes // Applied Physics Letters. 2006. Vol. 89. No. 10. P. 103102. URL: http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.2345244 DOI: 10.1063/1.2345244

[5] Impact of tunnel-barrier strength on magnetoresistance in carbon nanotubes / C. Morgan, M. Misiorny, D. Metten, S. Heedt, T. Schäpers, C.M. Schneider, C. Meyer // Physical Review Applied. 2016. Vol. 5. No. 5. P. 054010. URL: https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.5.054010 DOI: 10.1103/PhysRevApplied.5.054010

[6] Biesheuvel P.M., Bazant M.Z. Analysis of ionic conductance of carbon nanotubes // Physical Review E. 2016. Vol. 94. No. 5. P. 050601. URL: https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.94.050601 DOI: 10.1103/PhysRevE.94.050601

[7] Morimoto T., Ichida M., Ikemoto Yu., Toshiya O. Temperature dependence of plasmon res-onance in single-walled carbon nanotubes // Physical Review B. 2016. Vol. 93. No. 19. P. 195409. URL: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.93.195409 DOI: 10.1103/PhysRevB.93.195409

[8] Mylvaganam K., Zhang L.C. Important issues in a molecular dynamics simulation for char-acterising the mechanical properties of carbon nanotubes // Carbon. 2004. Vol. 42. No. 10. P. 2025–2032. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862230400260X DOI: 10.1016/j.carbon.2004.04.004

[9] Treacy M.M.J., Ebbesen T.W., Gibson J.M. Exceptionally high Young’s modulus observed for individual carbon nanotubes // Nature. 1996. Vol. 381. No. 6584. P. 678–680. URL: https://www.nature.com/nature/journal/v381/n6584/abs/381678a0.html DOI: 10.1038/381678a0 10. Montes E., Schwingenschlögl U. Nanotubes based on monolayer blue phosphorus // Physical Review B. 2016. Vol.

[10] 94. No. 3. P. 035412. URL: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.94.035412 DOI: 10.1103/PhysRevB.94.035412

[11] Scattering strength of potassium on a carbon nanotube with known chirality / R. Tsuchikawa, D. Heligman, B.T. Blue, Z.Y. Zhang, A. Ahmadi, E.R. Mucciolo, J. Hone, M. Ishigami // Physical Review B. 2016. Vol. 94. No. 4. P. 045408. URL: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.94.045408 DOI: 10.1103/PhysRevB.94.045408

[12] Saito R. Physical properties of carbon nanotubes. London: Imperial college press. 1998. 272 p.

[13] Current saturation and electrical breakdown in multiwalled carbon nanotubes / P.G. Collins, M. Hersam, M. Arnold, R. Martel, Ph. Avouris // Physical Review Letters. 2001. Vol. 86. No. 14. P. 3128. URL: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.86.3128 DOI: 10.1103/PhysRevLett.86.3128

[14] Carbon nanotubes in interconnect applications / F. Kreupl, A.P Graham, G.S Duesberg, W. Steinhögl, M. Liebau, E. Unger, W. Hönlein // Microelectronic Engineering. 2002. Vol. 64. No. 1-4. P. 399–408. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167931702008146 DOI: 10.1016/S0167-9317(02)00814-6

[15] Towards the integration of carbon nanotubes in Microelectronics / A.P. Graham, G.S. Duesberg, R. Seidel, M. Liebau, E. Unger, F. Kreupl, W. Hönlein // Diamond & Related Materials. 2004. Vol. 13. No. 4-8. P. 1296–1300. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925963503004576 DOI: 10.1016/j.diamond.2003.10.080 16. White C.T., Robertson D.H., Mintmire J.W. Helical

[16] and rotational symmetries of nanoscale graphitic tubules // Physical Review B. 1993. Vol. 47. No. 9. P. 5485. URL: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.47.5485 DOI: 10.1103/PhysRevB.47.5485

[17] Agrawal P.M., Sudalayandia B.S., Raff L.M., Komanduria R. Molecular dynamics (MD) simulations of the dependence of C–C bond lengths and bond angles on the tensile strain in single-wall carbon nanotubes (SWCNT) // Computational Materials Science. 2008. Vol. 41. No. 4. P. 450–456. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927025607001322 DOI: 10.1016/j.commatsci.2007.05.001

[18] Ashcroft N.W., Mermin N.D. Solid state physics. Philadelphia: Saunders College Publishing. 1976. 272 p.

[19] Datta S. Quantum transport: Atom to transistor. New York: Cambridge University Press. 2013. 417 p.