Доклады

Особенности электронной перестройки гетероструктур мультиграфен/2D-SIC

Калашников А.В., Тучин А.В., Битюцкая Л.А., Бормонтов Е.Н.

Воронежский государственный университет, физический ф-т, каф. ФПП и МЭ, Россия, 394006, г. Воронеж, Университетская площадь 1, Тел.: 8(4732)2281160, E-mail: kalaschnikov.av@mail.ru

Многослойные структуры на основе SiC рассматриваются как одни из перспективных материалов наноэлектроники, они обладают не нулевой шириной запрещенной зоны[1] и подходят для создания гетероструктур на их основе [2].

В данной работе методами квантовой химии исследованы особенности перестройки электронной структуры многослойных гетероструктур графен/2D-SiC. Для этого проведена серия компьютерных экспериментов с различным соотношением числа слоев 2D-карбида кремния и графена. Согласно полученным данным, последовательное увеличение числа монослоев карбида кремния в гетероструктуре графен/2D-SiC с топологией аналогичной α-графиту сопровождается флуктуацией удельной и межслоевой энергии связи. Так структура графен/n-слойный SiC с n=1 характеризуется удельной энергией связи E_b=-8.9эВ, с n=2 E_b=8.7эВ и с n=3 E_b=5.1эВ.

Между тем гетероструктура с симметрией слоев аналогичной 2H-аллотропу карбида кремния не проявляет такой особенности, и являются термодиначески стабильной во всем диапазоне числа слоев n=1-3. При этом, последовательное увеличение числа слоев карбида кремния в такой структуре приводит к увеличению межслоевой энергии с E_sh=-2.2эВ при n=1, до E_sh=-0.8эВ для структуры с n=3 соответственно. Анализ распределения заряда в данной гетероструктуре выявил так же асимметрию в распределении отрицательного заряда, что обусловлено избытком атомов углерода в системе, о чем свидетельствует выравнивание зарядов при послойном росте.

Высокая термодинамическая стабильность (приведенная энергия связи 8.5 эВ/атом), большая ширина запрещенной зоны (1.3–1.9 эВ) определяют интерес к гетероструктурам графен/SiC для разработки приборов наноэлектроники.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 16-43-360281р_а)

Литература

1. Lin X. Electronic structures of multilayer two-dimensional silicon carbide with oriented misalignment // J. Mat. Chem. Vol. 3, № 35, 2015, P. 9057–9062.

2. Lin S.S. Light-Emitting Two-Dimensional Ultrathin Silicon Carbide. // J. Phys. Chem. C. Vol. 119, № 34, 2015, P. 3951–3955.

• тезисы на русском языке (PDF)