Super square carbon nanotube networks: mechanical properties and electric conductivity

Получена 20 декабря 2018; Принята 24 января 2019;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: В.В. Шунаев, О.Е. Глухова. Super square carbon nanotube networks: mechanical properties and electric conductivity. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.136-141
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-136-141

Аннотация

Resistance of super square carbon nanotubes film was calculated by non-equilibrium Green function (NEGF) method.Решетки из углеродных нанотрубок (УНТ) с квадратными ячейками - это класс сетей УНТ, который обладает уникальными механическими и электрическими свойствами проводимости и и применяется в различных современных устройствах. Методами математического моделирования были получены две возможные суперячейки пенок из УНТ с квадратными ячейками с минимально возможными размерами «окна». Эти суперячейки, называнные нами SSCNT-I и SSCNT-II, отличаются топологией и количеством негексагональных элементов. На основании анализа кривых напряженно-деформированного состояния установлено, что структура SSCNT-I, обладающая меньшим количеством дефектов, является более прочной. 2D пленки, соответствующие экспериментальным размерам, с были получены трансляцией суперячеек SSCNT-I и SSCNT-II. Сопротивления этих пленок были рассчитаны в рамках метода неравновесных функции Грина: для SSCNT-I эти значения равнялись 18,13 кОм в направлении Z и 42,74 кОм в направлении Y, для SSCNT-II - 65,86 кОм в направлении Z и 60,17 кОм в направлении Y. Лучшая проводимость структуры с суперячейками SSCNT-I вдоль обоих направлений может быть объяснена наличием в ней меньшего количества дефектов. В совокупности с лучшей энтальпией реакции и механической прочностью можно сделать вывод, что пленки, состоящие из SSCNT-I, больше подходят для применения в электронных устройствах. Расчеты показывают, что сопротивление пленок из углеродных нанотрубок (УНТ) с квадратными ячейками выше, чем сопротивление УНТ в 4-10 раз, однако их структура позволяет размещать электроды как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, что может иметь решающее значение для их использования в устройствах нательной электроники.

Ссылки (26)

1. D. Wei, Y. Liu. Adv. Mater. 20, 2815 - 2841 (2008). Crossref
2. L. P. Biro, Z. E. Horvath, G. I. Mark et al. Diam. Relat. Mater. 13, 241 (2004). Crossref
3. B. A. Stormer, N. M. Piper, X. M. Yang et al. Inter. Jour. Smart Nano Mat. 3 (1), 33 (2012). Crossref
4. P. W. Chiu and S. Roth. Appl. Phys. Lett. 91, 102109 (2007). Crossref
5. W. Choi, D. Kim, Y. C. Choi et al. JOM. 59, 44 (2007). Crossref
6. D. J. Cohen, D. Mitra, K. Peterson et al. Nano Lett. 12 (4), 1821 (2012). Crossref
7. B. You, J. Jiang, S. Fan. ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (17), 15302 - 8 (2014). Crossref
8. C. Li, M. Curreli, H. Lin et al. J. Am. Chem. Soc. 127 (36), 12484 (2005). Crossref
9. J. P. Novak, E. S. Snow, E. J. Houser et al. Appl. Phys. Lett. 83 (19), 4026 (2003). Crossref
10. J. C. Claussen, A. D. Franklin, A. ul Haque et al. ACS Nano. 3 (1), 37 (2009). Crossref
11. J. M. Romo-Herrera, M. Terrones, H. Terrone et al. Nano lett. 7 (3), 570 (2007). Crossref
12. F. Y. Meng, S. Q. Shi, D. S. Xu, R. Yang. Carbon. 44 (2006) 1263 - 1266. Crossref
13. L. Ying, Q. XinMing, Y. Yajun. Phys. Let. A. 374, 1773 (2010). Crossref
14. L. Sun, X. He, J. Lu Comp. Mat. 2, 16004 (2016). Crossref
15. D. W. Brenner, O. A. Shenderova, O. A. Harrison et al. J. Phys.: Condens. Matter. 14 (4), 783 (2002). Crossref
16. O. E. Glukhova. Molecular Dynamics as the Tool for Investigation of Carbon Nanostructures Properties. In: Thermal Transport in Carbon-Based Nanomaterials. Ed. by Gang Zhang. 1st Edition. Imprint: Elsevier (2017) P. 267 - 290.
17. http://nanokvazar.ru /.
18. M. Tavakkoli, T. Kallio, O. Reynaud et al. J. Mater. Chem. A. 4, 5216 (2016). Crossref
19. M. Elstner, D. Porezag, G. Jungnickel et al. Phys. Rev. B. 56, 7260 (1998). Crossref
20. http://www.dftb.org /.
21. B. A. Stormer, N. M. Piper, X. M. Yang et al. International Journal of Smart and Nano Materials. 3 (1), 33 (2012). Crossref
22. D. Bozovic and M. Bockrath. Phys. Rev. B. 67, 033407 (2003). Crossref
23. O. E. Glukhova, D. S. Shmygin. Beilstein J. Nanotechnol. 9, 1254 (2018). Crossref
24. M. J. Biercuk, S. Ilani, C. M. Marcus, and P. L. McEuen. In Carbon Nanotubes. Topics in Applied Physics (Eds. Dresselhaus and Dresselhaus) 111 (2008), 455 p.
25. X. Gui, J. Wei, K. Wang et al. Adv. Mater. 22, 617 (2010) DOI: 0.1002/adma.200902986.
26. L. P. Ichkitidze, A. Yu. Gerasimenko, V. M. Podgaetsky, S. V. Selishchev. Mat. Phys. and Mech., 37 (2), 153 - 158 (2018). Crossref

Цитирования (2)

1.
G. Savostyanov, D. Shmygin. Lett. Mater. 10(3), 277 (2020). Crossref
2.
J. Baimova, P. Polyakova, S. Shcherbinin. Fibers. 9(12), 85 (2021). Crossref

Другие статьи на эту тему