ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ГРАФЕНОВЫХ НАНОБЛИСТЕРОВ – НОВОГО МАТЕРИАЛА НАНОЭЛЕКТРОНИКИ

П. В.Барков, М. М. Слепченков, О. Е. Глухова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского

E-mail: *****@***ru

В настоящее время актуальной научной проблемой функциональной электроники является разработка наноустройств, характеризующихся многофункциональностью, малыми габаритами и высокой энергоэффективностью. Решению этой проблемы во многом будет способствовать создание новой элементной базы на основе низкоразмерных наноструктур. В рамках сформулированной научной проблемы нами проводится поисковое исследование, направленное на теоретическое прогнозирование свойств нового углеродного материала - графеновых наноблистеров. Блистерные структуры представляют собой графеновый слой с ярко выраженными одним или несколькими "островками" неправильной формы, формирующимися в атомной сетке графена. На практике подобные структуры получают в результате осаждения графена на металлической поверхности, в частности никеля Ni, и бомбардировки её ионами аргона [1]. Целью данной работы является теоретическое прогнозирование электронных свойств графеновых наноблистеров различной топологии. Исследования проводились для энергетически устойчивых топологических моделей наноблистеров, определенных ранее с помощью методов компьютерного моделирования [2]. Согласно нашим оценкам, энергетически устойчивыми являются атомные структуры блистеров с диаметром островка 5,4 нм и высотой 1 нм. Атомная структура исследуемого блистера представлена на рис. 1.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Рис. 1. Атомная структура графенового блистера с диаметром островка 5,4 нм и высотой 1 нм.

Проведено исследование влияния структурных дефектов атомной сетки на электронные свойства графеновых наноблистеров. Были рассмотрены наиболее распространенные типы дефектов, часто встречающихся в ходе синтеза углеродных наноструктур, а именно дефект Стоуна-Велса или дефект поворота связи, 2V-дефект (двойная вакансия) и Ad-dimer дефект. Выводы об изменении электронных свойств графеновых наноблистеров строились на основе расчетных данных о распределении плотности электронных состояний (DOS) и функции пропускания исследуемых топологических моделей. Расчеты проводились в программном комплексе MIZAR [3] с использованием квантового метода SCCDFTB2 [4] и метода неравновесных функций Грина [5]. По результатам серии проведенных расчетов были установлены закономерности изменения электронных свойств графеновых наноблистеров в зависимости от топологии объекта, в том числе от типа и концентрации дефекта. Впервые дана численная оценка величины сопротивления графеновых наноблистеров.

Работа выполнена при финансовой поддержке Стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам (проект №СП-3135.2016.1).

Библиографический список

1. Larciprete R., Colonna S., Ronci F., Flammini R., Lacovig P., Apostol N., Politano A., Feulner P., Menzel D., Lizzit S. Self-Assembly of Graphene Nanoblisters Sealed to a Bare Metal Surface // Nano Lett. 2016. V.16 (3). P. 1808–1817.

2. Е., В., М. Атомная структура и термодинамическая стабильность графеновых наноблистеров: прогностическое моделирование // Проблемы оптической физики и биофотоники. SFM-2016: материалы Международного симпозиума и Международной молодежной научной школы Saratov Fall Meeting 2016 / под ред. Г. В. Симоненко, В. В. Тучина. – Саратов: Изд - во «Новый ветер», 2016. C. 107-111.

3. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 000. Многопроцессорный программно-информационный комплекс моделирования кристаллических структур для супер-ЭВМ «Mizar» / Е., В. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 11.03.2016.

4. Pecchia A., Penazzi1 G., Salvucci1 L., Di Carlo A. Non-equilibrium Greens functions in density functional tight binding: method and applications // New Journal of Physics. 2008. V. 10. P. 065022-1-065022-17.

5. Datta S. Quantum Transport: Atom to Transistor. – Cambridge University Press, 2005. 419 с.

Сведения об авторах