Электронные и оптические свойства углеродных нанолент

Егор Петрович Шарин

doi:10.52575/2687-0959-2026-58-1-65-71

Авторы

Егор Петрович Шарин Северо-Восточный федеральный университет

DOI:

https://doi.org/10.52575/2687-0959-2026-58-1-65-71

Ключевые слова:

теория функционала плотности, графеновая нанолента, нанолента типа «кресло», комплексная диэлектрическая проницаемость

Аннотация

С помощью теории функционала плотности в приближении обобщенных градиентов исследованы электронные зонные структуры и оптические свойства графеновых нанолент, пассивированных атомами водорода. Расчеты показали, что с увеличением ширины нанолент ширина запрещенной зоны уменьшается. Ширина запрещенной зоны обусловлена как квантовым ограничением, так и эффектом краев. Вычислены комплексная диэлектрическая проницаемость, комплексный показатель преломления, коэффициент поглощения и коэффициент отражения графеновой наноленты 9-AGNR. Максимальные пиковые значения реальной и мнимой частей диэлектрической функции смещены в область низких частот. Максимальный пик коэффициента поглощения тоже смещен в синюю область спектра. Оптическое поглощение обусловлено межзонными переходами, расположенными вблизи точки Г. Коэффициент отражения имеет три близких по значению пика, расположенных, соответственно, в красной, видимой и синей областях спектра.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биография автора

Егор Петрович Шарин, Северо-Восточный федеральный университет

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической физики, Северо-Восточный федеральный университет,
г. Якутск, Россия
E-mail: esharin@yandex.ru
ORCID: 0000-0002-6346-3497

Библиографические ссылки

Список литературы

Barone V., Hod O., Scuseria G.E. Electronic structure and stability of semiconducting graphene nanoribbons. Nano Letters. 2006; 6(12): 2748–2754.

Son Y.W., Cohen M.L., Louie S.G. Energy gaps in graphene nanoribbons. Physical Review Letters. 2006; 97(21): 216803–4.

Wang X., Ouyang Y., Li X., Wang H., Guo J., Dai H. Room-Temperature All- Semiconducting Sub-10-nm Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors. Physical Review Letters. 2008; 100: 206803.

Zhang Q., Fang T., Xing H., Seabaugh A., Jena D. Graphene nanoribbon tunnel transistors. IEEE Electron Device Letters. 2008 29(12):1344–1346.

Stampfer C., Schurtenberger E., Molitor F., Gottinger J., Ihn T., Ensslin T. Tunable graphene single electron transistor. Nano Letters. 2008 8:2378–2383.

Ponomarenko L.A., Schedin F., Katsnelson M.I., Yang R., Hill E.H., Novoselov K.S., Geim A.K. Chaotic Dirac billiard in graphene quantum dots. Science. 2008 320: 356–358.

Castro A.H., Guinea F., Peres N.M., Novoselov K.S., Geim AK The electronic properties of graphene. Reviews of Modern Physics 2009 81(1): 109–162.

Abergel DSL., Apalkov V., Berashevich J., Ziegler K., Chakraborty T. Properties of graphene: a theoretical perspective. Advances in Physics 2010 59: 261–482.

Fujita M., Wakabayashi K., Nakada K., Kusakabe K. Peculiar localized state at zigzag graphite edge. Journal of the Physical Society of Japan. 1996 65: 1920–1923.

Rizzo D.J., Veber D., Cao T., Bronner C., Chen T., Zhao F., Rodriguez H., Louie S.G., CrommieM.F., Fischer F.R. Topological band engineering of graphene nanoribbons. Nature. 2018 560(7717): 204–208.

Groning O., Wang S., Yao X., Pignedoli C.A., Barin G.B., Daniels C., Cupo A., Meunier V., Feng X., Narita A., Mullen K., Ruffieux P., Fasel R. Engineering of robust topological quantum phases in graphene nanoribbons.Nature. 2018 560(7717): 209–213.

Sun Q., Yan Y., Yao X., Mullen K., Narita A., Fasel R., Ruffieux P. Evolution of the topological energy band in graphene nanoribbons. The Journal of Physical Chemistry Letters. 2021 12(35): 8679–8684.

Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple Physical Review Letters. 1996 77(18): 3865–3868.

Григорьев Ю.М., Шарин Е.П., Муксунов Н.Я. Электронные свойства вертикально уложенной гетероструктуры MoS2/WS2. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2022; 27(3):459–465. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2022-27-3-459–465

Шарин Е.П., Новгородов А.А. Электронные и оптические свойства планарной гетероструктуры MoS2 /WS2. Вестник Северо-восточного федерального университета имени М. К. Аммосова. 2023 20(3):42–49. https://doi.org/10.25587/2222-5404-2023-20-3-42-49.

References

Barone V., Hod O., Scuseria GE. Electronic structure and stability of semiconducting graphene nanoribbons. Nano Letters. 2006; 6(12): 2748–2754.

Son YW., Cohen ML., Louie SG. Energy gaps in graphene nanoribbons. Physical Review Letters. 2006; 97(21): 216803–4.

Wang X., Ouyang Y., Li X., Wang H., Guo J., Dai H. Room-Temperature All- Semiconducting Sub-10-nm Graphene Nanoribbon Field-Effect Transistors. Physical Review Letters. 2008; 100: 206803.

Zhang Q., Fang T., Xing H., Seabaugh A., Jena D. Graphene nanoribbon tunnel transistors IEEE Electron Device Letters. 2008 29(12):1344–1346.

Stampfer C., Schurtenberger E., Molitor F., Gottinger J., Ihn T., Ensslin T. Tunable graphene single electron transistor. Nano Letters. 2008 8:2378–2383.

Ponomarenko LA., Schedin F., Katsnelson MI., Yang R., Hill EH., Novoselov KS., Geim AK. Chaotic Dirac billiard in graphene quantum dots. Science. 2008 320: 356–358.

Castro AH., Guinea F., Peres NM., Novoselov KS., Geim AK. The electronic properties of graphene. Reviews of Modern Physics. 2009 81(1): 109–162.

Abergel DSL., Apalkov V., Berashevich J., Ziegler K., Chakraborty T. Properties of graphene: a theoretical perspective. Advances in Physics. 2010 59: 261–482.

Fujita M., Wakabayashi K., Nakada K., Kusakabe K. Peculiar localized state at zigzag graphite edge. Journal of the Physical Society of Japan. 1996 65: 1920–1923.

Rizzo DJ., Veber D., Cao T., Bronner C., Chen T., Zhao F., Rodriguez H., Louie SG., Crommie MF., Fischer FR. Topological band engineering of graphene nanoribbons Nature 2018 560(7717): 204–208.

Groning O., Wang S., Yao X., Pignedoli CA., Barin GB., Daniels C., Cupo A., Meunier V., Feng X., Narita A., Mullen K., Ruffieux P., Fasel R. Engineering of robust topological quantum phases in graphene nanoribbons. Nature 2018 560(7717): 209–213.

Sun Q., Yan Y., Yao X., Mullen K., Narita A., Fasel R., Ruffieux P. Evolution of the topological energy band in graphene nanoribbons. The journal of physical chemistry letters 2021 12(35): 8679–8684.

Perdew JP., Burke K., Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple Phys. Rev. Lett. 1996 77(18): 3865–3868.

Grigoriev YuM., Sharin EP., Muksunov NYa. Electronic properties of vertically stacked MoS2/WS2 heterostructure. Prirodnye resursy Arctiki i Subarctiki. 2022; 27(3):459–465. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2022-27-3-459–465. (In Russ.)

Sharin EP., Novgorodov AA. Electronic and Optical Properties of MoS2/WS2 Planar Heterostructure. Vestnik SVFU. 2023 20(3):42–49. https://doi.org/ 10.25587/2222-5404-2023-20-3-42-49. (In Russ.)