Спиновые свойства кремний-германиевых нанотрубок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Методом цилиндрических волн изучены зависимости электронного строения от хиральности одностенных SiGe-нанотрубок. Установлено, что все нанотрубки обладают полупроводниковым типом зонной структуры с шириной запрещенной зоны Eg ~ 0.35 эВ, что отличает их от углеродных, кремниевых или германиевых аналогов, которые в зависимости от хиральности обладают полупроводниковыми, полуметаллическими или металлическими свойствами. Это различие обусловлено полярностью химической связи Si–Ge и, как следствие, влиянием антисимметричной компоненты электронного потенциала на зонную структуру соединений. Валентная зона шириной ~12 эВ включает в себя внутреннюю полосу преимущественно s-электронов шириной 2 эВ и расположенную выше полосу p-электронов шириной 8 эВ. Энергии спин-орбитальных щелей краев валентной зоны и зоны проводимости существенно различаются: для нехиральных нанотрубок они равны нескольким десятым мэВ, а хиральных – нескольким мэВ. С помощью механического воздействия, например скручивания нанотрубки вокруг ее оси или одноосной деформации, можно управлять энергией спин-орбитальных щелей, что может найти применение в спинтронике для управления спиновым транспортом в нанотрубках.

Об авторах

Е. П. Дьячков

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: p_dyachkov@rambler.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

В. Б. Меринов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: p_dyachkov@rambler.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991; Каширское ш., 31, Москва, 115409

П. Н. Дьячков

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: p_dyachkov@rambler.ru
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

Список литературы

  1. Lin N., Wang L., Zhou J. et al. // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. P. 11199. https://doi.org/10.1039/C5TA02216A
  2. Yu Y., Yue C., Sun S. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. V. 6. P. 5884. https://doi.org/10.1021/am500782b
  3. Kennedy T., Bezuidenhout M., Palaniappan K. et al. // ACS Nano. 2015. V. 9. P. 7456. https://doi.org/10.1021/acsnano.5b02528
  4. Xiao W., Zhou J., Yu L. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2016. V. 55. P. 7427. https://doi.org/10.1002/anie.201602653
  5. Seifert G., Kohler T., Hajnal Z. et al. // Solid State Commun. 2001. V. 119. P. 653. https://doi.org/10.1016/S0038-1098(01)00309-X
  6. Fagan S.B., Baierle R.J., Mota R. et al. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. P. 9994. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.9994
  7. Herrera-Carbajal A., Rodrıguez-Lugo V., Hernandez-Avila J. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2021. V. 23. P. 13075. https://doi.org/10.1039/D1CP00519G
  8. Rathi S.J., Ray A.K. // Chem. Phys. Lett. 2008. V. 466. P. 79. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2008.10.031
  9. Liu X., Cheng D., Cao D. // Nanotechnology. 2009. V. 20. P. 315705. https://doi.org/10.1088/0957-4484/20/31/315705
  10. Pan L., Liu H., Wen Y. et al. // J. Comput. Theor. Nanosci. 2010. V. 7. P. 1935. https://doi.org/10.1166/jctn.2010.1563
  11. Wei J., Liu H.J., Tan X.J. et al. // RSC Adv. 2014. V. 4. P. 53037. https://doi.org/10.1039/C4RA07320G
  12. Dadrasi A., Albooyeh A., Mashhadzadeh A.H. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 498. P. 143867. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.143867
  13. Yang S.H. // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. P. 120502. https://doi.org/10.1063/1.5144921
  14. Yang S.H., Naaman R., Paltiel Y. et al. // Nature Rev. Phys. 2021. V. 3. P. 328. https://doi.org/10.1038/s42254-021-00302-9
  15. Michaeli K., Kantor-Uriel N., Naamanm R. et al. // Chem. Soc. Rev. 2016. V. 45. P. 6478. https://doi.org/10.1039/C6CS00369A
  16. Naaman R., Waldeck D.H. // Annu. Rev. Phys. Chem. 2015. V. 66. P. 263. https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-040214121554
  17. Manchon H., Koo H.C., Nitta J. et al. // Nat. Mater. 2015. V. 14. P. 871. https://doi.org/10.1038/nmat4360
  18. Koo H.C., Kim S.B., Kim H. et al. // Adv. Mater. 2020. V. 32. P. 2002117. https://doi.org/10.1002/adma.202002117
  19. Bercioux D., Lucignano P. // Rep. Prog. Phys. 2015. V. 78. P. 106001. https://doi.org/10.1088/0034-4885/78/10/106001
  20. D’yachkov P.N., D’yachkov E.P. // Appl. Phys. Lett. 2022. V. 120. P. 173101. https://doi.org/10.1063/5.0086902
  21. D’yachkov P.N., Lomakin N.A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 4. P. 492. https://doi.org/10.1134/S0036023622602823
  22. D’yachkov E.P., Lomakin N.A., D’yachkov P.N. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 7. P. 855. https://doi.org/10.1134/S0036023623600867
  23. D’yachkov P.N., D’yachkov E.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 10. P. 1446. https://doi.org/10.1134/S0036023623601897
  24. Slater J.C. // Phys. Rev. 1937. V. 10. P. 846. https://doi.org/10.1103/PhysRev.51.846
  25. Andersen O.K. // Phys. Rev. B. 1975. V. 12. P. 864. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.12.3060
  26. Koelling D.D., Arbman G.O. // J. Phys. F: Metal Physics. 1975. V. 5. P. 2041. https://doi.org/10.1088/0305-4608/5/11/016
  27. D’yachkov P.N., Makaev D.V. // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 19541. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.195411
  28. D’yachkov P.N., Makaev D.V. // Int. J. Quantum Chem. 2016. V. 116. P. 316. https://doi.org/10.1002/qua.25030
  29. D’yachkov P.N. Quantum chemistry of nanotubes: electronic cylindrical Waves. London: CRC Press, 2019. 212 p.
  30. Дьячков П.Н. Электронные свойства и применение нанотрубок. М.: Лаборатория знаний, 2020. 491 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024