Физика

First principles investigation of electronic and electrical properties of carbon nanotube interfaces

[Первопринципное исследование электронных и электрических свойств интерфейсов углеродных нанотрубок]

R. M. Latypov, S. A. Sozykin, V. P. Beskachko

South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation

Аннотация: За последние два десятилетия были изучены различные аспекты взаимодействия между электродами (в основном металлическими) и одностенными углеродными нанотрубками (ОУНТ), включая контактное сопротивление. Интерес к этой тематике связан с тем, что для создания электронных устройств и электрических схем на основе ОУНТ необходимо понимать, как конфигурация контакта между электродом и нанотрубкой влияет на контактное сопротивление. В настоящей работе электронные и электрические свойства ОУНТ (6,6) при контакте с другими нанотрубками были исследованы с помощью теории функционала плотности и метода неравновесных функций Грина с использованием программного пакета SIESTA. В частности, были получены зависимости сопротивления, зонной структуры и локальной плотности электронных состояний (LDOS) моделей ОУНТ от угла поворота нанотрубки относительно электродов. В случае, когда электроды и центральная нанотрубка были одинаковыми, наблюдалось уменьшение проводимости в три раза при угле 12°. Изменение сопротивления было вызвано локализацией электронов вблизи контакта, что подтверждается анализом LDOS. В случае, когда электроды и центральная нанотрубка были разными, расчетные сопротивления были очень высокими, поэтому такие конфигурации интерфейса неэффективны для использования в электрических схемах.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, DFT, NEGF, электрическое сопротивление, зонная структура, локальная плотность электронных состояний.

УДК: 538.9

Поступила в редакцию: 29.08.2025

Язык публикации: английский

DOI: 10.14529/mmph250412