Вышедшие номера
Влияние вакансионных дефектов на электронные и электрофизические свойства квази-2D графен/нанотрубных пленок: DFTB исследование
Российский научный фонд , 24-79-10316
Государственное задание Минобрнауки РФ , FSRR-2023-0008
Слепченков М.М. 1
1Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
Email: slepchenkovm@mail.ru
Поступила в редакцию: 9 июля 2025 г.
В окончательной редакции: 13 июля 2025 г.
Принята к печати: 23 июля 2025 г.
Выставление онлайн: 18 августа 2025 г.

В рамках метода функционала плотности в приближении сильной связи выполнено исследование квази-2D гибридных углеродных пленок, образованных горизонтально ориентированными одностенными нанотрубками типа zigzag (10,0), заключенными между двумя листами графена и ковалентно связанными с ними. Проведен анализ влияния дефектов типа одиночная вакансия на электронные и электрофизические свойства гибридных графен-нанотрубных пленок. Установлено, что и бездефектная, и дефектная гибридные пленки характеризуются наличием энергетической щели в зонной структуре, однако с появлением дефектов и ростом их числа щель начинает сужаться. Выявлено частичное перетекание заряда с нанотрубки на листы графена, которое усиливается с появлением дефектов и приводит к росту анизотропии электрической проводимости в гибридных графен-нанотрубных пленках. Ключевые слова: дефект типа одиночная вакансия, плотность электронных состояний, электрическая проводимость, трансфер заряда.
  1. O.S. Ayanda, A.O. Mmuoegbulam, O. Okezie, N.I. Durumin Iya, S.E. Mohammed, P.H. James, A.B. Muhammad, A.A. Unimke, S.A. Alim, S.M. Yahaya, A. Ojo, T.O. Adaramoye, S.K. Ekundayo, A. Abdullahi, H. Badamasi. J. Nanopart. Res. 26, 106 (2024)
  2. Ю.А. Баимова, Р.Р. Мулюков. Графен, нанотрубки и другие углеродные наноструктуры. РАН, М. (2018). 212 с
  3. Е.Ф. Шека, Л.А. Чернозатонский, А.А. Артюх. Письма в ЖЭТФ 89, 7, 412 (2009)
  4. A.A. Artyukh, L.A. Chernozatonskii, P.B. Sorokin. Phys. Status Solidi B 247, 11-12, 2927 (2010)
  5. V.T. Dang, D.D. Nguyen, T.T. Cao, P.H. Le, D.L. Tran, N.M. Phan, V.C. Nguyen. Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol. 7, 3, 033002 (2016)
  6. W. Du, Z. Ahmed, Q. Wang, C. Yu, Z. Feng, G. Li, M. Zhang, C. Zhou, R. Senegor, C.Y. Yang. 2D Mater. 6, 4, 042005 (2019)
  7. A. Gbaguidi, S. Namilae, D. Kim. Nanotechnology 31, 25, 255704 (2020)
  8. J. Sheng, Z. Han, G. Jia, S. Zhu, Y. Xu, X. Zhang, Y. Yao, Y. Li. Adv. Funct. Mater. 33, 43, 2306785 (2023)
  9. I.N. Kholmanov, C.W. Magnuson, R. Piner, J.Y. Kim, A.E. Aliev, C. Tan, T.Y. Kim, A.A. Zakhidov, G. Sberveglieri, R.H. Baughman, R.S. Ruoff. Adv. Mater. 27, 3053 (2015)
  10. S. Pyo, Y. Eun, J. Sim, K. Kim, J. Choi. Micro and Nano Syst. Lett. 10, 9 (2022)
  11. B. Liu, J. Sun, J. Zhao, X. Yun. Adv. Compos. Hybrid Mater. 8, 1 (2025)
  12. S. Wang, J. Yang, X. Zhou, J. Xie, L. Ma, B. Huang. J. Electroanal. Chem. 722, 141 (2014)
  13. Z. Rezaei, M.R. Golobosnafard. J. Ultrafine Grained Nanostructured Mater. 55, 1, 45 (2022)
  14. M. Fikry, M. Abbas, A. Sayed, A. Nouh, A. Ibrahim, A.S. Mansour. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 83, 7, 391 (2022)
  15. G.K. Maron, J.H. Alano, B.d.S. Noremberg, L.d.S. Rodrigues, V. Stolojan, S.R.P. Silva, N.L. Villarreal Carreno. J. Alloys Compd. 836, 155408 (2020)
  16. L. Chen, D. Li, X. Zheng, L. Chen, Y. Zhang, Z. Liang, J. Feng, P. Si, J. Lou, L. Ci. J. Electroanal. Chem. 842, 74 (2019)
  17. J.P. John, M.N. T.E., B.S. T.K. Mater. Adv. 2, 6816 (2021)
  18. R.T. Lv, E. Cruz-Silva, M. Terrones. ACS Nano 8, 5, 4061 (2014)
  19. K.L. Routray, S.J.D. Saha. Mater. Res. Bull. 150, 111698 (2024)
  20. J. Cao, Y.X. Zou, X. Gong, P. Gou, J. Qian, R.J. Qian, Z.H. An. Appl. Phys. Lett. 113, 061112 (2018)
  21. M. Alamri, B. Liu, C. Berrie, M. Walsh, J.Z. Wu. Nano Ex. 3, 3, 035004 (2020)
  22. S. Lepak-Kuc, K.Z. Milowska, S. Boncel, M. Szybowicz, A. Dychalska, I. Jozwik, K.K. Koziol, M. Jakubowska, A. Lekawa-Raus. ACS Appl. Mater. Interfaces. 11, 36, 33207 (2019)
  23. Б.Ю. Валеев, А.Н. Токсумаков, Д.Г. Квашнин, Л.А. Чернозатонский. Письма в ЖЭТФ 115, 2, 103 (2022)
  24. J. Srivastava, A. Gaur. J. Chem. Phys. 155, 244104 (2021)
  25. M.D. Bhatt, H. Kim, G. Kim. RSC Adv. 12, 33, 21520 (2022)
  26. V.V. Mitrofanov, M.M. Slepchenkov, G. Zhang, O.E. Glukhova. Carbon 115, 803 (2017)
  27. M. Li, X.Liu, X. Zhao, F. Yang, X. Wang, Y. Li. Top. Curr. Chem. 375, 29 (2017)
  28. M. Elstner, D. Porezag, G. Jungnickel, J. Elsner, M. Haugk, Th. Frauenheim, S. Suhai, G. Seifert. Phys. Rev. B 58, 11, 7260 (1998)
  29. B. Hourahine, B. Aradi, V. Blum, F. Bonafe, A. Buccheri, C. Camacho, C. Cevallos, M.Y. Deshaye, T. Dumitrica, A. Dominguez, S. Ehlert, M. Elstner, T. van der Heide, J. Hermann, S. Irle, J.J. Kranz, C. Kohler, T. Kowalczyk, T. Kubavr, I.S. Lee, V. Lutsker, R.J. Maurer, S.K. Min, I. Mitchell, C. Negre, T.A. Niehaus, A.M.N. Niklasson, A.J. Page, A. Pecchia, G. Penazzi, M.P. Persson, J. vRezavc, C.G. Sanchez, M. Sternberg, M. Stohr, F. Stuckenberg, A. Tkatchenko, V. W.-z. Yu, T. Frauenheim. J. Chem. Phys. 152, 124101 (2020)
  30. A. Zobelli, V. Ivanovskaya, P. Wagner, I. Suarez-Martinez, A. Yaya, C. Ewels. Phys. Status Solidi B 249, 2, 276 (2012)
  31. R.S. Mulliken. J. Chem. Phys. 23, 1833 (1955)
  32. S. Datta. Quantum Transport: Atom to Transistor (Cambridge University Press: Cambridge, London, UK, 2005), p. 404.