Спиновые свойства хиральных нанотрубок SiC

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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

Доступ закрыт

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

  1. Casady J.B., Johnson R.W. // Solid-State Electron. 1996. V. 39. P. 409. https://doi.org/10.1016/0038-1101(96)00045-7
  2. 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
  3. Properties of Silicon Carbide. INSPEC Institution of Electrical Engineers / Ed. Harris G.L. London, 1995.
  4. Xi G., Peng Y., Wang S. et al. // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. P. 20102. https://doi.org/10.1021/jp0462153
  5. 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
  6. 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
  7. Sun L., Han C., Wu N. et al. // RSC Adv. 2018. V. 8. P. 13697. https://doi.org/10.1039/c8ra02164c
  8. 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
  9. Zhu W.Z., Yan M. // Scripta Mater. 1998. V. 39. P. 1675. https://doi.org/10.1016/S1359-6462(98)00372-8
  10. Fan J., Li H., Wang J. et al. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. P. 131906. https://doi.org/10.1063/1.4755778
  11. Beke D., Szekrenyes Z., Czigany Z. et al. // Nanoscale. 2015. V. 7. P. 10982. https://doi.org/10.1039/c5nr01204j
  12. 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
  13. 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
  14. Li Z., Zhang J., Meng A. et al. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. P. 22382. https://doi.org/10.1021/jp063565b
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. Taguchi T., Yamamoto S., Ohba H. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 551. P. 149421. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149421 25
  19. Huczko A., Bystrzejewski M., Lange H. et al. // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. P. 16244. https://doi.org/10.1021/jp050837m
  20. 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
  21. Wang X., Liew K.M. // J. Phys. Chem. С. 2011. V. 115. P. 10388. https://doi.org/10.1021/jp2005937
  22. Han Z., Zhu H., Zou Y. et al. // Phys. 2022. V. 38. P. 105658. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2022.105658
  23. Menon M., Richter E., Mavrandonakis A. et al. // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. P. 115322. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.115322
  24. Vatankhah C., Badehian H.A. // Optik (Stuttg.). 2021. V. 237. P. 166740. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.166740
  25. 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
  26. Petrushenko I.K., Ivanov N.A. // Mod. Phys. Lett. B. 2013. V. 27. P. 29. https://doi.org/10.1142/S0217984913502102
  27. Afshoon Z., Movlarooy T. // Silicon. 2023. V. 15. P. 4149. https://doi.org/10.1007/s12633-023-02314-9
  28. 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
  29. 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
  30. 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
  31. 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
  32. 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
  33. Alferi G., Kimoto T. // Nanotechnology. 2009. V. 20. P. 285703. https://doi.org/10.1088/0957-4484/20/28/285703
  34. Alfieri G., Kimoto T. // J. Comput. Theor. Nanosci. 2012. V. 9. P. 1850. https://doi.org/10.1166/jctn.2012.2596
  35. 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
  36. Ding R., Yintang Y., Lianx L. // J. Semicond. 2009. V. 30. P. 114010. https://doi.org/10.1088/1674-4926/30/11/114010
  37. 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
  38. 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
  39. 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
  40. 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
  41. Khademi M., Sahimi M. // J. Chem. Phys. 2011. V. 135. P. 204509. https://doi.org/10.1063/1.3663620
  42. Hilder T.A., Yang R., Gordon D. et al. // J. Phys. Chem. С. 2012. V. 116. P. 4465. https://doi.org/10.1021/jp2113335
  43. Yang S.H. // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. P. 120502. https://doi.org/10.1063/1.5144921
  44. 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
  45. Michaeli K., Kantor-Uriel N., Naaman R. et al. // Chem. Soc. Rev. 2016. V. 45. P. 6478. https://doi.org/10.1039/C6CS00369A
  46. Naaman R., Waldeck D.H. // Annu. Rev. Phys. Chem. 2015. V. 66. P. 263. https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-040214-121554
  47. Yang S.H. // Appl. Phys. Lett. 2021. V. 16. P. 120502. https://doi.org/10.1063/5.0039147
  48. Waldeck D.H., Naaman R., Paltiel Y. // APL Mater. 2021. V. 9. P. 040902. https://doi.org/10.1063/5.0049150
  49. Wang X., Changjiang Y., Felser C. // Adv. Mater. 2024. V. 36. P. 230874. https://doi.org/10.1002/adma.202308746
  50. D’yachkov P.N. // Quantum chemistry of nanotubes: electronic cylindrical waves. London: Taylor and Francis, 2019. 212 p.
  51. D’yachkov P.N., Makaev D.V. // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 19541. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.195411
  52. D’yachkov P.N., Makaev D.V. // Int. J. Quantum Chem. 2016. V. 116. P. 316. https://doi.org/10.1002/qua.25030
  53. D’yachkov P.N., D’yachkov E.P. // Appl. Phys. Lett. 2022. V. 120. P. 173101. https://doi.org/10.1063/5.0086902
  54. 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
  55. 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
  56. D’yachkov P.N. // J. Nanotechnol. Smart Mater. 2023. V. 9. P. 1208. https://doi.org/10.1109/5.771073
  57. Manchon A, Koo H.C., Nitta J. et al. // Nature Mater. 2015. V. 871. P. 4360. https://doi.org/10.1038/nmat4360
  58. Yeom J. // Acc. Mater. Res. 2021. V. 2. P. 471. https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00059
  59. Bercioux D., Lucignano P. // Rep. Prog. Phys. 2015. V. 78. P. 106001. https://doi.org/10.1088/0034-4885/78/10/106001
  60. Yan B. arXiv:2312.03902v1. 2023. https://doi.org/10.48550/arXiv.2312.03902
  61. 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
  62. Göhler B., Hamelbeck V., Markus T.Z. et al. // Science. 2011. V. 331. P. 894. https://doi.org/10.1126/science.1199339
  63. Yeganeh S., Ratner M.A., Medina E. et al. // J. Chem. Phys. 2009. V. 131. P. 014707. https://doi.org/10.1063/1.3167404
  64. Eremko A.A., Loktev V.M. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. P. 165409. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.165409
  65. Gutierrez R., Díaz E., Naaman R. // Phys. Rev. B. 2012. V. 85. P. 081404. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.081404
  66. Gutierrez R., Díaz E., Gaul C. et al. // J. Phys. Chem. С. 2013. V. 117. P. 22276. https://doi.org/10.1021/jp401705x
  67. Naaman R., Paltiel Y., Waldeck D.H. // Acc. Chem. Res. 2020. V. 53. P. 2659. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00485
  68. Michaeli K., Naaman R. // J. Phys. Chem. С. 2019. V. 123. P. 17043. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b05020
  69. Naaman R., Paltiel Y., Waldeck D.H. // J. Phys. Chem. Lett. 2020. V. 11. P. 3660. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c00474
  70. Fransson J. // J. Phys. Chem. Lett. 2019. V. 10. P. 7126. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b02929
  71. Fransson J. // J. Phys. Chem. Lett. 2022. V. 13. P. 808. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c03925

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структура типичной нанотрубки SiC

Скачать (212KB)
Метаданные
3. 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

Скачать (324KB)
Метаданные
4. 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)

Скачать (484KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».