Спиновые свойства хиральных нанотрубок SiC
- Авторы: Дьячков П.Н.1, Кулямин П.А.1
-
Учреждения:
- Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
- Выпуск: Том 69, № 9 (2024)
- Страницы: 1319-1328
- Раздел: ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
- URL: https://bakhtiniada.ru/0044-457X/article/view/280501
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044457X24090125
- EDN: https://elibrary.ru/JSOTRX
- ID: 280501
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В рамках релятивистского метода линеаризованных присоединенных цилиндрических волн рассчитаны зависимости зонной структуры одностенных SiC-нанотрубок (n1, n2), где n1 = 7, 0 ≤ n2 ≤ 7, от спина и хиральности. Установлено, что нанотрубки являются широкозонными полупроводниками с Eg от 2.26 до 3.15 эВ, а спин-орбитальное расщепление краев валентной зоны и зоны проводимости лежит в диапазоне 0.05–3.5 мэВ. Значения энергии спин-орбитальных щелей в правовинтовых и левовинтовых энантиомерах совпадают, но спины у них имеют противоположное направление. Отмечены хиральные нанотрубки, наиболее пригодные для селективного спинового транспорта с потенциально высокими потоками α- и β-электронов в противоположных направлениях.
Полный текст
Введение
Кристаллический карбид кремния (SiC) – широкозонный полупроводник с гексагональной или кубической структурой, высокой твердостью, химической стойкостью, хорошей теплопроводностью и высоким напряжением пробоя, что определяет возможности его использования в электрических и оптических устройствах, полевых транзисторах, излучателях и химических сенсорах, способных работать в агрессивных средах, при механических нагрузках и высоких температурах [1–3]. К настоящему времени SiC-наноматериалы синтезированы в виде нанолент [4, 5] и слоев [6, 7], квантовых точек и кластеров молекулярных размеров [8–11], одномерных наностержней [12] и нанопроводов [13, 14]. Со времени публикации в 2002 г. первой работы [15] по получению карбида кремния в форме нанотрубок были разработаны различные методики, основанные на реакциях кремния с углеродными нанотрубками [15–21]. Нанотрубки SiC имеют вид цилиндрических поверхностей, покрытых шестиугольниками Si3C3 с длиной связи dSi–C = 1.81 Å (рис. 1). Как и в более знакомых кремниевых и углеродных нанотрубках, они могут различаться радиусом и ориентацией шестиугольников относительно оси нанотрубок, обычно описываемой двумя целыми числами (n1, n2), где n1 > 0, 0 ≤ n2 ≤ n1 [22]. Такие нанотрубки могут обладать вращательной симметрией Cn, где n – наибольший общий делитель индексов n1 и n2, и, что еще более важно, винтовой симметрией S(hz, ω) в виде сдвигов на
(1)
вдоль оси цилиндра с одновременным поворотом вокруг оси на угол
. (2)
Рис. 1. Структура типичной нанотрубки SiC
Большой интерес к кремний-углеродным нанотрубкам как к потенциальным материалам для наноэлектроники привел к появлению многочисленных расчетов их электронной структуры и свойств. Уже в 2004 г. для кластерных моделей SiC-нанотрубок (6, 6) и (12, 0) методами сильной связи и молекулярной динамики была рассчитана равновесная геометрия, энергия образования и плотность электронных состояний [23]. Расчеты показали, что нанотрубка (6, 6) типа “кресло” на 0.05 эВ в расчете на формульную единицу стабильнее нанотрубки (12, 0) типа “зигзаг”. Обе нанотрубки имеют слабогофрированную структуру, в результате чего атомы C слегка смещены наружу, а атомы Si – внутрь цилиндрического слоя. Трубки имеют ширину запрещенной зоны Eg = 3.2–3.5 эВ, близкую к Eg = 3–3.3 эВ для кристаллического SiC. Позднее эти результаты были дополнены расчетами зонной структуры и диэлектрических функций для более широкого круга соединений. С помощью базиса из плоских волн были определены зонные структуры трубок (n, n) с n от 9 до 12 [24], методом псевдопотенциала рассчитаны нанотрубки (n, 0) с n = 8–14 и (n, n) с n = 3–10 [25]. С использованием атомного базиса рассчитаны электронные уровни кластеров конечной длины (n, n) с n от 20 до 100 [26]. В одной из последних работ с помощью неэмпирического метода сильной связи были рассчитаны гексагональный слой SiC и 30 нехиральных нанотрубок диаметром 5–34 Å и обнаружено, что ширина запрещенной зоны (2.2 эВ) в слое и в нанотрубках больших диаметров совпадает, а уменьшение диаметра сопровождается постепенным сужением оптической щели до 1.84 эВ в трубках (n, n) и до 0.5 эВ в трубках (n, 0) [27]. На примере нанотрубок (5, 5) и (9, 0) исследованы электронные свойства нанотрубок с примесями замещения атомов Si и C на B и N [28]. Сообщалось также о теоретических исследованиях гидрирования SiC-нанотрубок [29] и декорирования трубок группами CH3, SiH3, NH и NH2 [30, 31]. Рассчитаны эффекты межслоевого взаимодействия в некоторых многостенных нанотрубках [22, 32]. С использованием кластеров SiC длиной до 15 Å и диаметром 2–9 Å с помощью программы GAUSSIAN 03 рассчитаны электронные уровни 14 моделей хиральных нанотрубок SiC с оборванными связями, насыщенными атомами водорода; по мере уменьшения радиусов кластеров наблюдалось уменьшение энергетической щели между высшими занятыми и низшими незанятыми молекулярными орбиталями от 2.9 до 0.2 эВ [33]. Для нехиральных SiC-нанотрубок (8, 0), (8, 8), (16, 0) и (16, 16) с помощью ab initio расчетов и теоретико-группового анализа было определено влияние поперечного электрического поля на оптические щели [34] и обнаружено, что поле 20 В/Å уменьшает запрещенную зону трубки (8, 8) на 1%, а трубки (8, 0) – на 25%. Эти результаты были дополнены расчетами воздействия поперечных и продольных электрических полей на нанотрубку (8, 4) с дефектами Стоуна–Уэйлса [35]. Аналогичным методом были рассчитаны спектры проводимости модели химического сенсора в виде трубки (8, 0), находящейся в контакте с двумя золотыми электродами и с молекулой диоксида азота, адсорбированной на трубке [36]. Кроме того, было изучено влияние адсорбции молекулярного кислорода на электронные характеристики нанотрубок (6, 0) и (6, 6), находящихся в контакте с полупроводниковыми и металлическими электродами [37]. Механические свойства SiC-нанотрубок изучали методами молекулярной динамики с ab initio расчетами силовых констант [38, 39]. В работах [40–42] проведено молекулярно-динамическое моделирование структуры воды в SiC-нанотрубках, определены скорости переноса в них воды и ионов Na+ и Cl– под действием приложенного напряжения и давления, а также дана оценка возможности использования трубок в устройствах для опреснения воды.
Как видим, важная информация о геометрии, стабильности, зонной структуре и некоторых свойствах SiC-нанотрубок известна из предыдущих моделей и расчетов ab initio. Однако эти расчеты ограничивались нехиральными нанотрубками и проводились с помощью нерелятивистских подходов в пренебрежении спин-орбитальным взаимодействием и с учетом только трансляционной симметрии трубок, пренебрегая винтовой и вращательной симметрией соединений.
Цель настоящей работы – теоретическое исследование спиновых состояний в хиральных SiC-нанотрубках. Отметим, что в настоящее время хиральная спинтроника является быстро развивающейся областью, это делает изучение свойств хиральных нанотрубок чрезвычайно актуальной задачей неорганического материаловедения [43–49]. В хиральных системах могут создаваться хиральные спиновые токи, причем перемещающиеся спины также становятся хиральными за счет взаимодействия с винтовой атомной структурой материала. Транспорт электронов зависит от взаимной ориентации векторов винтовой оси хирального материала и спина. Совпадение этих векторов благоприятствует переносу электронов, а если они ориентированы в противоположных направлениях, то электронный транспорт затрудняется. Этот эффект называется индуцированной хиральностью спиновой селективностью. Он используется в спинтронике для фильтрации спинов, спин-зависимой передачи и туннелирования электронов между электродами с возможным применением в аппаратном обеспечении квантовых вычислений.
Для выявления эффектов хиральности и спина будем применять релятивистский симметризованный линеаризованный метод присоединенных цилиндрических волн (ЛПЦВ) [50–52], который является расширением на соединения с трубчатой геометрией стандартной теории линеаризованных присоединенных плоских волн, очень популярной в исследованиях кристаллов. Мы учитываем свойства винтовой и вращательной симметрии SiC-нанотрубок, и возможны расчеты любой хиральной трубки независимо от числа атомов в трансляционной ячейке. Ранее с помощью метода ЛПЦВ мы исследовали электронные и спиновые свойства хиральных кремниевых, углеродных, золотых, платиновых и кремний-германиевых нанотрубок [52–56].
Метод расчета
Мы применяли двухкомпонентный гамильтониан, записанный с использованием единиц Ридберга в виде:
H = ‒Δ + V(r) + (1/c2)σ ⋅ [(∇V(r) × p]. (3)
Первые два члена описывают нерелятивистскую часть H0 гамильтониана, а последний представляет собой вклад спин-орбитальной связи HSO; c – скорость света, σ – матрица Паули. Для потенциала V(r) используются приближения локальной плотности ρ1/3 и маффин-тин приближение. Свойства винтовой и вращательной симметрии одностенных трубок учитывали при написании базисных функций и матричных элементов гамильтониана. Чтобы найти собственные значения H, сначала вычисляли собственные функции Ψλ0 и собственные энергии Eλ0(k) нерелятивистской части H0. Затем базис удваивали за счет включения спиновых функции Ψλ0χ (χ = α или β) и вычисляли матричные элементы HSO с использованием спин-зависимого базисного набора. Наконец, энергии и волновые функции гамильтониана определяли диагонализацией вековой матрицы. Явные формулы для базисных функций и вековых уравнений для нерелятивистской и релятивистской версий метода ЛПЦВ приведены в наших предыдущих публикациях [50–52]. Все длины связей dSi–C в нанотрубках полагали равными 1.81 Å, а радиусы МТ-сфер – половине dSi–C. Сходимость расчетов была достигнута при использовании ~60 базисных функций. В качестве типичного примера мы рассчитали серию из восьми SiC-нанотрубок (n1, n2) с n1 = 7, 7 ≥ n2 ≥ 0 и радиусами 6.04–3.49 Å. В этом ряду встречаются шесть хиральных трубок с 6 ≥ n2 ≥ 1 и две нехиральные: (7, 7) и (7, 0).
Результаты и обсуждение
Начнем обсуждение с результатов расчетов хиральной трубки (7, 5). На рис. 2а показан общий вид электронных дисперсионных кривых этой трубки для положительных и отрицательных значений волнового вектора k. В выбранном масштабе энергий спин-орбитальные расщепления уровней неразличимы и представленные дисперсионные кривые выглядят совпадающими для правовинтовой (rh) и левовинтовой (lh) трубок (7, 5). Благодаря полному учету симметрии трубок, сводящему элементарную ячейку к двум атомам с восемью валентными электронами, зонная структура нанотрубки представляется в виде четырех дважды заполненных дисперсионных кривых валентной зоны, отделенных запрещенной зоной от состояний зоны проводимости. В пренебрежении спин-орбитальными эффектами энергия электронов не меняется при изменении знака волнового вектора E(k) = E(‒k). Стрелками показано положение краев зоны проводимости и валентной зоны. Минимальная щель в запрещенной зоне соответствует переходам с энергией 2.88 эВ вблизи противоположных краев зоны Бриллюэна (рис. 2б). Ширина валентной зоны равна 14.5 эВ и включает внутреннюю зону смешанных 3s(Si)- и 2s(C)-состояний шириной 3.5 эВ и верхнюю зону шириной 7 эВ, образованную тремя дисперсионными кривыми гибридных состояний 3p(Si) и 2p(C).
Рис. 2. Электронные и спиновые уровни хиральной нанотрубки (7, 5): общий вид зонной структуры без учета эффектов спин-орбитального расщепления (а), увеличенное изображение электронных уровней в области краев валентной зоны и зоны проводимости (б), спин-орбитальное расщепление краев этих зон в правовинтовой (rh) (в) и левовинтовой (lh) нанотрубках (г). Значение π/h = 6.39 ат. ед.–1
Для правовинтовой трубки (7, 5) с учетом влияния спин-орбитального расщепления электронные уровни в области краев валентной зоны и зоны проводимости изображены на рис. 2в в увеличенном масштабе. Видно, что исчезает симметрия уровней относительно обращения волнового вектора: по теореме Крамерса для хиральных систем, при изменении знака k энергия не меняется, но спин меняется на противоположный:
Eβ(‒k) = Eα(k), Eα(‒k) = Eβ(k). (4)
Так, для правовинтовой нанотрубки при k > 0 минимальная энергия возбуждения с переходом из валентной зоны в зону проводимости соответствует α → α, а при k < 0 – переходу β → β. Энергии спин-орбитального расщепления краев валентной зоны и зоны проводимости равны 0.8 и 1.0 мэВ и для k > 0, и для k < 0.
Для правовинтовой нанотрубки (7, 5) при k > 0 края валентной зоны и зоны проводимости образованы α-электронами, поэтому концентрация подвижных электронов с α-спинами (cα) должна быть больше, чем концентрация подвижных электронов с β-спинами (cβ). Под действием приложенного напряжения U с полярностью, выбранной таким образом, чтобы обеспечить транспорт электронов в направлении z > 0, спиновые токи Iα и Iβ для электронов со спинами α и β будут пропорциональны произведению концентрации подвижных электронов и вероятности τ-туннелирования электронов сквозь образованные трубкой хиральные потенциальные барьеры. Известно, что τ↑↑ для параллельной ориентации векторов хиральности и спина больше, чем τ↑↓ для случая антипараллельной ориентации этих векторов [57–60]. Для направления z > 0 правовинтовой трубки (7, 5) оба фактора (большая концентрация подвижных α-электронов и параллельная ориентация векторов хиральности и α-спина) обеспечивают выполнение условия Iα > Iβ, т.е. преимущественный перенос электронов с α-спинами по сравнению с β-спинами. При k < 0 граничные состояния образованы β-электронами. Здесь cβ > cα, векторы хиральности трубки и β-спина электронов ориентированы в направлении z < 0, т.е. по-прежнему параллельны, поэтому при изменении знака напряжения U на –U против оси хиральности в направлении z < 0 будет доминировать транспорт электронов со спином β по сравнению с α: Iβ > Iα. Таким образом, нанотрубка (7, 5) пригодна для избирательного спинового транспорта электронов. С ее помощью под действием переменного электрического напряжения можно реализовать транспорт α-электронов в положительном направлении оси z и β-электронов в противоположном направлении.
Представленные на рис. 2в диаграммы для правовинтовой трубки (7, 5) легко трансформируются в зонную структуру этой же трубки, но с левой спиральностью (рис. 2 г). Для этого достаточно изменить направления спинов α и β на дисперсионных кривых:
Eα(k)|lh = Eβ(k)|rh, Eβ(k)|lh = Eα(k)|rh. (5)
В частности, у левовинтовой трубки (7, 5) при k > 0 граничные уровни валентной зоны и зоны проводимости соответствуют состояниям с β-, а не α-спинами, что обеспечит более высокую концентрацию подвижных β-электронов (cβ > cα) для транспорта в положительном направлении оси z. Векторы хиральности и спина, ориентированные в направлении z < 0, и в этом случае параллельны, что обеспечивает преимущественный транспорт β-электронов в направлении z > 0 и α-электронов в направлении z < 0. Таким образом, выбором нанотрубки (7, 5) требуемой хиральности можно обеспечить преимущественный транспорт электронов с разными спинами в противоположных направлениях за счет эффектов индуцированной хиральностью спиновой селективности [57–60].
Результаты расчетов электронных и спиновых состояний для остальных нанотрубок SiC (7, n2) приведены на рис. 3. Здесь мы ограничились изображением наиболее актуальной области края запрещенной зоны, положительными значениями вектора k и правовинтовыми нанотрубками, поскольку результаты для k < 0 и левовинтовых трубок легко получаются из этих данных с помощью соотношений (4) и (5).
Рис. 3. Электронные и спиновые уровни нанотрубок (7, n2). Энергия щелей между валентной зоной и зоной проводимости (а), спин-орбитальное расщепление краев зон в правовинтовых нанотрубках (б)
В хиральной нанотрубке (7, 6) ширина запрещенной зоны Eg = 2.67 эВ. Здесь максимум валентной зоны соответствует двум уровням с одинаковой энергией, расположенным вблизи значений волнового вектора k = 0.7 и 1.4 ат. ед.–1, а минимум зоны проводимости ‒ между ними при k = 1 ат. ед.–1. Энергия спин-орбитального расщепления составляет 0.4 мэВ для потолка валентной зоны и 0.7 мэВ для минимума зоны проводимости. При положительных значениях вектора k края валентной зоны и зоны проводимости образованы электронами со спинами β, поэтому концентрация подвижных электронов с β-спинами (cβ) будет больше концентрации подвижных электронов с α-спинами (cα). При движении электронов в направлении z > 0 спиновые токи Iα и Iβ зависят еще от вероятностей туннелирования электронов сквозь хиральные потенциальные барьеры (τ↑↑ > τ↑↓). Для k > 0 спины мобильных β-электронов ориентированы в направлении z < 0, т.е. против вектора хиральности правовинтовой нанотрубки (7, 6) (реализуется случай τ↑↓), что должно препятствовать образованию больших потоков β-электронов в направлении z > 0. Поток α-электронов ограничен меньшей концентрацией подвижных носителей заряда. При k < 0 граничные состояния нанотрубки (7, 6) формируются электронами со спинами α, поскольку спин электрона меняется на противоположный при изменении знака k (4). Теперь концентрация cα мобильных α-электронов больше, чем cβ. Транспорт α-электронов при k < 0 направлен против оси хиральности, а спин α-электронов по-прежнему ориентирован вдоль оси z. Снова векторы хиральности и спина основных носителей спина антипараллельны. Все это предсказывает ослабление спинового транспорта и спиновой селективности в трубке (7, 6) по сравнению с нанотрубкой (7, 5).
В остальных четырех хиральных нанотрубках (7, n2) с 4 ≥ n2 ≥ 1 ширина запрещенной зоны Eg составляет ~3 эВ практически независимо от их радиусов. В трубке (7, 4) минимальная щель соответствует двум переходам β → β между граничными состояниями с β-спинами подобно случаю нанотрубки (7, 6). Верх валентной зоны расположен при k = 4 ат. ед.–1, а низ зоны проводимости соответствует двум вырожденным состояниям, одно из которых расположено вблизи этой k-точки, а другое – на границе зоны Бриллюэна при k ~ 6 ат. ед.–1. Как и в трубке (7, 6), такое расположение спиновых состояний не должно благоприятствовать сильному туннельному транспорту β-электронов в направлении z > 0 и α-электронов в противоположном направлении.
В нанотрубке (7, 3) оптическая щель соответствует переходу β → α с переворотом спина из центра зоны Бриллюэна k = 0 в точку k ~ 4 ат. ед.–1 зоны проводимости. Спин-орбитальное расщепление края валентной зоны равно 1 мэВ, а зоны проводимости – 3.5 мэВ, что является самым большим среди исследованных соединений. Состояние спина граничных уровней благоприятствует транспорту α-электронов зоны проводимости в направлении оси трубки z > 0 и β-электронов валентной зоны в противоположном направлении.
В нанотрубке (7, 2) спин-орбитальное расщепление потолка валентной зоны, равное 0.05 мэВ, является самым слабым в ряду этих соединений. Расщепление дна зоны проводимости составляет 0.3 мэВ, т.е. в шесть раз больше, поэтому спиновая селективность электронного транспорта должна определяться состояниями зоны проводимости с преимущественным переносом α-электронов в направлении оси z и β-электронов в противоположном направлении.
Подобно нанотрубке (7, 3) в трубке (7, 1) минимальная щель соответствует переходу β → α из точки k = 3 ат. ед.–1 валентной зоны в минимум зоны проводимости, расположенный на границе зоны Бриллюэна. Спин-орбитальные расщепления соответствующих занятых и незанятых состояний составляют 0.5 и 0.3 мэВ.
В нехиральных трубках (7, 7) и (7, 0) энергия оптических щелей равна 2.26 и 3.05 эВ соответственно. В трубке (7, 7) энергия спин-орбитальных расщеплений составляет для валентной зоны 0.5 мэВ, для зоны проводимости 2.1 мэВ, а в трубке (7, 0) она равна 1 и 0.4 мэВ, что практически не отличается от энергии аналогичных щелей в хиральных SiC-нанотрубках. Однако из-за симметрии этих трубок относительно обращения оси z на ‒z они не пригодны для формирования спиновых токов с транспортом α- и β-электронов в противоположных направлениях ввиду одинаковой прозрачности этих нанотрубок для туннелирования электронов в обоих направлениях.
В заключение обсудим вопрос, реально ли в экспериментах зафиксировать обсуждаемые эффекты. Экспериментально установлено, что эффективность электронного транспорта сквозь хиральные материалы (молекулы), находящиеся в электронной конфигурации с замкнутой оболочкой, действительно зависит от спина электрона и направления его переноса (туннелирования) [44–46, 57–62]. Впервые спин-поляризованная проводимость наблюдалась для хиральных органических соединений, таких как двухцепочечная ДНК и олигопептиды [61, 62]. Установлено, что такие соединения обладают высокой спиновой селективностью даже при комнатной температуре в условиях, когда молекулы находятся в контакте с магнитным зондом атомно-силового микроскопа, когда они адсорбированы на ферромагнитных подложках или связаны с электродами из тяжелых металлов. Это представляется довольно удивительным, потому что углеродные соединения характеризуются широкими оптическими щелями и слабыми спин-орбитальными расщеплениями ~1 мэВ; энергии активации для переноса заряда и спина, обусловленные напряжением смещения, светом и теплом при комнатной температуре, могли бы и сгладить крошечные эффекты спин-орбитальной связи.
Теоретическая трактовка неожиданно сильной спиновой селективности предлагалась в нескольких работах, различающихся в деталях, но имеющих схожую физическую основу; каждая из них основана на учете спин-орбитального взаимодействия и расчете спиновой зависимости коэффициента прохождения инжектированных электронов при туннелировании сквозь хиральный электростатический потенциальный барьер, образованный хиральным материальным каркасом [63–66]. Туннельные модели предсказывают преимущественное прохождение электронов, когда векторы хиральности материала и спиновой поляризации электронов параллельны, но количественное совпадение простейших туннельных моделей с экспериментом остается не вполне удовлетворительным. Хотя спиновая поляризация >80% фиксируется экспериментально, простые модели и расчеты дают поляризацию всего в несколько процентов. К счастью, учет иных сопутствующих факторов, таких как электронно-колебательные и корреляционные взаимодействия, отражение электронов на границе раздела хирального материала и металлических электродов, взаимодействие спина электронов хирального материала со спинами электронов внешних металлических электродов и поляронами, заметно повышает теоретические оценки эффектов индуцированной хиральностью спиновой поляризуемости [66–71]. Все это предполагает возможность использования кремний-углеродных нанотрубок в хиральной спинтронике, которые, подобно органическим соединениям, характеризуются большими оптическими щелями и слабым спин-орбитальным расщеплением уровней.
Заключение
Все нанотрубки, независимо от хиральности, представляют собой широкозонные полупроводники, в отличие от чисто углеродных или кремниевых аналогов, имеющих полупроводниковые, полуметаллические или металлические свойства в зависимости от хиральности, что определяется полярностью связей Si–C и отталкиванием симметричных связывающих и антисимметричных разрыхляющих занятых и вакантных электронных состояний в частично ионных SiC-материалах. Оптические щели Eg = 2.26–3.10 эВ в этих нанотрубках на порядок больше, чем в кремний-германиевых аналогах с более ковалентными химическими связями и Eg ~ 0.35 эВ. Хиральность и спин-орбитальное взаимодействия качественно меняют электронные свойства SiC-нанотрубок и определяют новые возможности их практического использования. Левовинтовые и правовинтовые трубки могут быть использованы в спинтронике в качестве наноматериалов, пригодных для создания противоположно направленных спиновых токов. В частности, нанотрубка (7, 5) с шириной запрещенной зоны Eg = 2.88 эВ и спин-орбитальным расщеплением ~1.0 мэВ, соответствующим переходам без переворота электронного спина и с параллельными векторами спиральности и спина, представляется наиболее пригодной для формирования разнонаправленных спиновых токов.
Финансирование работы
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 24-23-00037), https://rscf.ru/project/24-23-00037/.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Об авторах
П. Н. Дьячков
Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: p_dyachkov@rambler.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, 31
П. А. Кулямин
Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
Email: p_dyachkov@rambler.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, 31
Список литературы
- Casady J.B., Johnson R.W. // Solid-State Electron. 1996. V. 39. P. 409. https://doi.org/10.1016/0038-1101(96)00045-7
- Katoh Y., Snead L.L., Henager C.H. Jr et al. // J. Nucl. Mater. 2014. V. 455. P. 387. https://doi.org/10.1016/j.nucmat.2014.06.003
- Properties of Silicon Carbide. INSPEC Institution of Electrical Engineers / Ed. Harris G.L. London, 1995.
- Xi G., Peng Y., Wang S. et al. // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. P. 20102. https://doi.org/10.1021/jp0462153
- Wu R., Wu L., Yang G. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. P. 3697. https://doi.org/10.1088/0022-3727/40/12/023
- Wang C., Huang N., Zhuang H. et al. // Surf. Coat. Technol. 2016. V. 299. P. 96. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.04.070
- Sun L., Han C., Wu N. et al. // RSC Adv. 2018. V. 8. P. 13697. https://doi.org/10.1039/c8ra02164c
- Hollabaugh C.M., Hull D.E., Newkirk L.R. et al. // J. Mater. Sci. 1983. V. 18. P. 3190. https://doi.org/10.1007/BF00544142
- Zhu W.Z., Yan M. // Scripta Mater. 1998. V. 39. P. 1675. https://doi.org/10.1016/S1359-6462(98)00372-8
- Fan J., Li H., Wang J. et al. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. P. 131906. https://doi.org/10.1063/1.4755778
- Beke D., Szekrenyes Z., Czigany Z. et al. // Nanoscale. 2015. V. 7. P. 10982. https://doi.org/10.1039/c5nr01204j
- Lai H.L., Wong N.B., Zhou X.T. et al. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76. P. 294. https://doi.org/10.1063/1.125636
- Deng S.Z., Wu Z.S., Zhou J. et al. // Chem. Phys. Lett. 2002. V. 356. P. 511. https://doi.org/10.1016/S0009-2614(02)00403-7
- Li Z., Zhang J., Meng A. et al. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. P. 22382. https://doi.org/10.1021/jp063565b
- Sun X.H., Li C.P., Wong W.K. et al. // J.Am. Chem. Soc. 2002. V. 124. P. 14464. https://doi.org/10.1021/ja0273997
- Taguchi T., Igawa N., Yamamoto H. et al. // J.Am. Ceram. Soc. 2009. V. 88. P. 459. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00066.x
- Taguchi T., Igawa N., Yamamoto H. et al. // Physica E. 2005. V. 28. P. 431. https://doi.org/10.1016/j.physe.2005.05.048
- Taguchi T., Yamamoto S., Ohba H. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 551. P. 149421. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149421 25
- Huczko A., Bystrzejewski M., Lange H. et al. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. P. 16244. https://doi.org/10.1021/jp050837m
- Zhou W.M., Yang B., Yang Z.X. et al. // Appl. Sci. 2008. V. 252. P. 5143. https://doi.org/10.1007/978-0-387-74132-1_2
- Wang X., Liew K.M. // J. Phys. Chem. С. 2011. V. 115. P. 10388. https://doi.org/10.1021/jp2005937
- Han Z., Zhu H., Zou Y. et al. // Phys. 2022. V. 38. P. 105658. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2022.105658
- Menon M., Richter E., Mavrandonakis A. et al. // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. P. 115322. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.115322
- Vatankhah C., Badehian H.A. // Optik (Stuttg.). 2021. V. 237. P. 166740. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.166740
- Huang S.P., Wu D.S., Hu J.M. et al. // Opt. Express. 2007. V. 15. P. 10947. https://doi.org/10.1364/OE.15.010947
- Petrushenko I.K., Ivanov N.A. // Mod. Phys. Lett. B. 2013. V. 27. P. 29. https://doi.org/10.1142/S0217984913502102
- Afshoon Z., Movlarooy T. // Silicon. 2023. V. 15. P. 4149. https://doi.org/10.1007/s12633-023-02314-9
- Wu A., Song Q., Yang L. et al. // Comput. Theor. Chem. 2011. V. 977. P. 92. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2011.09.013
- Zhao M.W., Xia Y.Y., Zhang R.Q. et al. // J. Chem. Phys. 2005. V. 122. P. 214707. https://doi.org/10.1063/1.1927520
- Li F., Xia Y.Y., Zhao M.W. et al. // J. Appl. Phys. 2005. V. 97. P. 104311. https://doi.org/10.1063/1.1891281
- He T., Zhao M.W., Xia Y.Y. et al. // J. Chem. Phys. 2006.V. 125. P. 194710. https://doi.org/10.1063/1.2360269
- Song J., Liu H., Henry D.J. // Comput. Mater. Sci. 2016. V. 125. P. 117. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2016.08.029
- Alferi G., Kimoto T. // Nanotechnology. 2009. V. 20. P. 285703. https://doi.org/10.1088/0957-4484/20/28/285703
- Alfieri G., Kimoto T. // J. Comput. Theor. Nanosci. 2012. V. 9. P. 1850. https://doi.org/10.1166/jctn.2012.2596
- Talla J.A. // Phys. Lett., Sect. A: Gen. Solid State Phys. 2019. V. 383. P. 2076. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2019.03.040
- Ding R., Yintang Y., Lianx L. // J. Semicond. 2009. V. 30. P. 114010. https://doi.org/10.1088/1674-4926/30/11/114010
- Itas Y.S., Suleiman A.B., Ndikilar C.E. et al. // Phys. Scr. 2023. V. 98. P. 015824. https://doi.org/10.1088/1402-4896/aca5cf
- Ansari R., Rouhi S., Aryayi M. et al. // Scientia Iranica. 2012. V. 19. P. 1984. https://doi.org/10.1016/j.scient.2012.10.004
- Setoodeh A.R., Jahanshahi M., Attariani H. // Comput. Mater. Sci. 2009. V. 47. P. 388. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2009.08.017
- Yang R., Hilder T.A., Chung S.H. et al. // J. Phys. Chem. С. 2011. V. 15. P. 17255. https://doi.org/10.1021/jp201882d
- Khademi M., Sahimi M. // J. Chem. Phys. 2011. V. 135. P. 204509. https://doi.org/10.1063/1.3663620
- Hilder T.A., Yang R., Gordon D. et al. // J. Phys. Chem. С. 2012. V. 116. P. 4465. https://doi.org/10.1021/jp2113335
- Yang S.H. // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. P. 120502. https://doi.org/10.1063/1.5144921
- Yang S.H., Naaman R., Stuart P.Y. et al. // Nature Rev. Phys. 2021. V. 3. P. 328. https://doi.org/10.1038/s42254-021-00302-9
- Michaeli K., Kantor-Uriel N., Naaman R. et al. // Chem. Soc. Rev. 2016. V. 45. P. 6478. https://doi.org/10.1039/C6CS00369A
- Naaman R., Waldeck D.H. // Annu. Rev. Phys. Chem. 2015. V. 66. P. 263. https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-040214-121554
- Yang S.H. // Appl. Phys. Lett. 2021. V. 16. P. 120502. https://doi.org/10.1063/5.0039147
- Waldeck D.H., Naaman R., Paltiel Y. // APL Mater. 2021. V. 9. P. 040902. https://doi.org/10.1063/5.0049150
- Wang X., Changjiang Y., Felser C. // Adv. Mater. 2024. V. 36. P. 230874. https://doi.org/10.1002/adma.202308746
- D’yachkov P.N. // Quantum chemistry of nanotubes: electronic cylindrical waves. London: Taylor and Francis, 2019. 212 p.
- D’yachkov P.N., Makaev D.V. // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 19541. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.195411
- D’yachkov P.N., Makaev D.V. // Int. J. Quantum Chem. 2016. V. 116. P. 316. https://doi.org/10.1002/qua.25030
- D’yachkov P.N., D’yachkov E.P. // Appl. Phys. Lett. 2022. V. 120. P. 173101. https://doi.org/10.1063/5.0086902
- D’yachkov E.P., D’yachkov P.N. // J. Phys. Chem. С. 2019. V. 123. P. 26005. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b07610
- D’yachkov P.N., Krasnov D.O. // Chem. Phys. Lett. 2019. V. 720. P. 15. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2019.02.006
- D’yachkov P.N. // J. Nanotechnol. Smart Mater. 2023. V. 9. P. 1208. https://doi.org/10.1109/5.771073
- Manchon A, Koo H.C., Nitta J. et al. // Nature Mater. 2015. V. 871. P. 4360. https://doi.org/10.1038/nmat4360
- Yeom J. // Acc. Mater. Res. 2021. V. 2. P. 471. https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00059
- Bercioux D., Lucignano P. // Rep. Prog. Phys. 2015. V. 78. P. 106001. https://doi.org/10.1088/0034-4885/78/10/106001
- Yan B. arXiv:2312.03902v1. 2023. https://doi.org/10.48550/arXiv.2312.03902
- Ray K., Ananthavel S.P., Waldeck D.H. et al. // Science.1999. V. 283. P. 814. https://doi.org/10.1126/science.283.5403.8
- Göhler B., Hamelbeck V., Markus T.Z. et al. // Science. 2011. V. 331. P. 894. https://doi.org/10.1126/science.1199339
- Yeganeh S., Ratner M.A., Medina E. et al. // J. Chem. Phys. 2009. V. 131. P. 014707. https://doi.org/10.1063/1.3167404
- Eremko A.A., Loktev V.M. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. P. 165409. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.165409
- Gutierrez R., Díaz E., Naaman R. // Phys. Rev. B. 2012. V. 85. P. 081404. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.081404
- Gutierrez R., Díaz E., Gaul C. et al. // J. Phys. Chem. С. 2013. V. 117. P. 22276. https://doi.org/10.1021/jp401705x
- Naaman R., Paltiel Y., Waldeck D.H. // Acc. Chem. Res. 2020. V. 53. P. 2659. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00485
- Michaeli K., Naaman R. // J. Phys. Chem. С. 2019. V. 123. P. 17043. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b05020
- Naaman R., Paltiel Y., Waldeck D.H. // J. Phys. Chem. Lett. 2020. V. 11. P. 3660. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c00474
- Fransson J. // J. Phys. Chem. Lett. 2019. V. 10. P. 7126. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b02929
- Fransson J. // J. Phys. Chem. Lett. 2022. V. 13. P. 808. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c03925
Дополнительные файлы






