Conference publications

Abstracts

XXI conference

Компьютерное моделирование электронной структуры мультиграфена из первых принципов

Бокова А.М., Тучин А.В., Битюцкая Л.А.

394006 г. Воронеж, Университетская пл., 1, ВГУ, каб. 220

Графен – уникальный материал, обладающий высокой подвижностью носителей заряда и рекордной теплопроводностью, однако он имеет нулевую запрещенную зону, что несколько ограничивает сферу его применения в электронике [1,2]. Сложно получить однослойный графен, более стабильными являются многослойные графеновые структуры, получившие название мультиграфен. Мультиграфен (МГ) с определенным числом слоев - это отдельный материал с уникальными физическими свойствами [1].

Целью работы является теоретическое исследование зависимости межплоскостного расстояния и стабильности МГ с числом слоев до 6 включительно. Расчеты проводились методом теории функционала плотности (DFT) в приближении локальной спиновой плотности (LSDA) в базисе 3-21*G с использованием программного комплекса Gaussian03. Конфигурация графеновых слоев в моделируемых структурах соответствует структуре α-графита (упаковка АВА). Начальное межслоевое расстояние в мультиграфене составляло rsh = с/2=3.35Å (с- параметр решетки графита).

После обработки результатов моделирования получено, что усредненное межслоевое расстояние во всем интервале исследуемых n превышает соответствующее расстояние в графите. К аналогичному выводу пришли несколько групп ученых, основываясь на экспериментальных исследованиях МГ [2,3]. Установлено, что уменьшение усредненного межплоскостного расстояния с ростом числа слоев хорошо описывается зависимостью ~1/n^2. Однако усреднение не дает полной картины изменения структуры при переходе от графита к МГ. Для двух- и трехслойного мультиграфена наблюдается последовательное уменьшение межплоскостного расстояния rsh, а при n>3 происходит чередование минимальных и максимальным межслоевых расстояний от слоя к слою, индивидуальных для каждой МГ структуры.

Приведенная энергия связи Eb в интервале n=1…6 увеличивается нелинейно. Межплоскостная энергия связи, которая характеризует прочность на отрыв слоев друг от друга, мала. Зависимость Eb(n) увеличивается с числом слоев, постепенно приближаясь к межплоскостной энергии связи в графите.

Литература

1. Craciun M.F. et al.//Nano Today, Vol.6, N.1, 2011, Pp. 42-60.

2. Yoo E.J. et al.//Nano Lett., Vol.8, N.8, 2008, Pp.2277-2282.

3. Агринская Н.В.// ФТП, Т. 47, вып. 2., 2013, стр. 267-272.

• view as PDF (in Russian) (PDF)