Особенности атомного строения и электронных свойств гибридных пленок, образованных одностенными углеродными нанотрубками и бислойным графеном

Сочетание углеродных нанотрубок и графена открывает широкие возможности для получения наноматериалов с настраиваемыми свойствами и их применения в разработке элементной базы наноэлектронных устройств. Для управления свойствами гибридных структур, образованных графеном и нанотрубками, важно понимать закономерности протекания в них физических процессов на атомарном уровне. Эффективным инструментом решения этой задачи являются методы компьютерного моделирования. В данной работе в рамках теории функционала плотности в приближении сильной связи проводится исследование электронных свойств гибридных пленок, образованных бислойным графеном и горизонтально ориентированными одностенными углеродными нанотрубками. На основе нанотрубок с индексами хиральности (5,5), (6,0), (12,6) и (16,0) построены энергетически устойчивые суперъячейки четырех атомных конфигураций гибридных пленок графен-нанотрубки. Для построенных суперъячеек проведен анализ зонной структуры и распределения плотности электронных состояний. Выявлено, что конфигурации графен-(5,5) и графен-(16,0) обладают металлическим типом проводимости, в то время как конфигурации графен-(6,0) и графен-(12,6) характеризуются наличием энергетической щели между валентной зоной и зоной проводимости. Установлено, что при формировании профиля распределения плотности электронных состояний гибридных пленок графен-нанотрубки определяющую роль играют нанотрубки. Ключевым фактором в определении типа проводимости пленок является взаимная ориентация нанотрубок и графена в составе суперъячейки. Таким образом, варьируя хиральностью нанотрубок и способом их расположения относительно графена, можно управлять электронными свойствами гибридных пленок графен-нанотрубки.