Формирование и исследование наноструктур с полевым управлением проводимостью канала на основе молекулярных проводников и углеродных нанотрубок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Ромашкин, Алексей Валентинович

• Ромашкин, Алексей Валентинович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Ромашкин, Алексей Валентинович

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО СОЗДАНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЕКТРОНИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Одиночные молекулы как активные элементы электроники

1.2. Влияние поверхности диэлектрика на транспорт заряда и параметры полевых транзисторов на основе органических полимерных пленок

1.3. Использование полимерных электретов для формирования элементов памяти на основе органических полевых транзисторов

1.4. Применение органических сегнетоэлектриков для формирования элементов памяти на основе полевых транзисторов

1.5. Наноразмерные контакты для исследования и формирования молекулярных структур

1.5.1. Применение углеродных нанотрубок в качестве электродов для исследования малых групп молекул

1.5.2. Применение углеродных нанотрубок и нанопроводников в качестве канала полевого транзистора для исследования малых групп молекул

Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МОЛЕКУЛ В СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ

2.1. Роль межмолекулярного взаимодействия в сильных электрических полях в планарных микроэлектродах

2.1.1. Используемые в эксперименте материалы, методики и оборудование

2.1.2. Оценка электрической прочности на основе рассмотрения процессов, предшествующие пробою: модель и эксперимент

2.2. Процессы ориентации молекул в сильных неоднородных электрических

полях

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ФОРМИОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПРОВОДНИКОВ ИЗ МОЛЕКУЛ ПОЛИАНИЛИНА И ЭПОКСИДИАНОВОЙ СМОЛЫ ОДНОВРЕМЕННЫМ ОСАЖДЕНИЕМ УНТ И ПОЛИМЕРА

3.1. Формирование электродов осаждением УНТ из полимерной матрицы

3.2. Квазиодномерные молекулярные транзисторы на основе полианилина и углеродных нанотрубок в качестве электродов

3.2.1. Приготовление раствора ПАНИ в НМЛ и исследование свойств ПАНИ между планарных микроэлектродов

3.2.2. Приготовление и свойства раствора ПАНИ и МСУНТ в НМЛ

3.2.3. Исследование электрофизических свойств ПАНИ и МСУНТ

3.2.4. Формирование молекулярного транзистора с УНТ-электродами

3.2.5. Теоретические предпосылки для формирования и транспорта заряда в молекулярном проводнике молекул полианилина между УНТ-электродами

Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ЭФФЕКТ УПРАВЛЕНИЯ ПРОВОДИМОСТЬЮ КАНАЛА ИЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК, ПОКРЫТЫХ МОЛЕКУЛАМИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

4.1. Предпосылки для изменения параметров структур УНТ/полимер: молекулярная перестройка смол в сильных электрических полях

4.2. Используемые в эксперименте материалы, методики и оборудование

4.3. Формирование проводящих структур на основе УНТ, покрытых различными органическими соединениями

4.4. Механизм управления проводимостью канала при взаимодействии органических молекул с УНТ в электрическом поле

4.5. Эффект «памяти» проводимости функционализированных УНТ

Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Благодарность

Список использованных сокращений

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование и исследование наноструктур с полевым управлением проводимостью канала на основе молекулярных проводников и углеродных нанотрубок»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность диссертационной работы

В последнее время без разработки новых материалов и применения принципов самоорганизации структур при создании приборов, отвечающих современным требованиям. В свою очередь создание новых материалов и приборов для электроники и других отраслей техники невозможно без контроля на нано-уровне материала и понимания происходящих на этом уровне процессов при создании приборов.

Развитие органической электроники выявило существенные отличия в параметрах проводимости полимерных материалов и в характере ее управления в полевом транзисторе в зависимости от методик формирования слоев, их степени структурированности. Величины подвижности носителей, проводимости, степени управления полем для применяемых материалов при этом могут иметь значительные (до нескольких порядков величины) отличия. Несмотря на то, что большинство элементов органической электроники имеют существенные размеры улучшение их характеристик требует изучения процессов, происходящих в наномасштабе, а переход к созданию наноразмерных элементов на основе малых групп упорядоченных молекул может существенно улучшить основные характеристики. Продемонстрированные результаты указывают на возможность формирования элементов на уровне отдельных молекул, обеспечивающих приемлемые характеристики, в то время как использование традиционных материалов имеет существенно более строгие ограничения на уменьшение размера элементов. Особенно актуальным становится уменьшение размера элементов памяти, формирование которых на основе органических материалов, таких как органические сегнетоэлектрики, может обеспечить как их низкую стоимость, так и малые размеры элементов. Кроме того, развитие сенсорных устройств в аспекте увеличения их селективности и чувствительности также требует изучения процессов на уровне отдельных молекул и их малых групп в приповерхностных слоях.

При формировании устройств молекулярной электроники представляет особый интерес выявление взаимосвязи молекулярной структуры

синтезированного материала с его механическими, электрофизическими, химическими свойствами и параметрами конечного элемента электроники на его основе. Учитывая, огромное многообразие возможностей по синтезу различных органических соединений и то, что в настоящее время уже синтезировано множество различных молекул, обладающих дырочной или электронной проводимостью, остается актуальным выявление факторов, обеспечивающих те или иные свойства молекулы. Особое значение также имеет разработка концепций создания приборов с использованием тех или иных характерных свойств функциональных групп в молекуле и молекулярных структур в целом с учетом их межмолекулярного взаимодействия. Все это требует определения процессов, происходящих на размерах менее 10 нм, и для создания и исследования наноразмерных элементов органической электроники. Для перехода к молекулярной электронике необходимо решение ряда задач по формированию наноразмерных контактов, формирующих требуемую конфигурацию электрических полей, по разработке методики осаждения слоев органических молекул, которые еще далеки от окончательного разрешения.

Последние успехи в области органической и молекулярной электроники, связанные с синтезом новых молекул, применением процессов самоорганизации, разработкой новых, адаптированных под молекулярную электронику, архитектур и процессов формирования, а также результаты по созданию селективных сенсорных структур и элементов памяти говорят о перспективности развития этого направления. В России в области молекулярной электроники также имеется ряд результатов мирового уровня. Тем не менее, на данный момент не решен вопрос создания полноценных моделей поведения молекул органических материалов в составе функциональных элементов электроники, а также формирования контактов и осаждения молекул на масштабах, сравнимых с размерами молекул. В свете сказанного, актуальность исследований, направленных на создание элементной базы органической и молекулярной электроники, изучение поведения молекул в транзисторных структурах в электрических полях и их взаимодействия с углеродными нанотрубками (УНТ), выполняющими функции как электродов так и канала, управляемого полем, представляется несомненной.

Цель работы и задачи

Целью диссертационной работы являлась разработка методик формирования наноструктур с проводящим каналом на основе углеродных нанотрубок и органических молекул и исследование влияния на параметры структур поведения молекул в сильных электрических полях с различной степенью локализации. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить экспериментальным путем электрическую прочность различных смол, отличающихся длиной молекулы, и/или наличием различных полярных групп, в планарных микроэлектродах.

2. Разработать качественную модель, описывающую процессы, предшествующие пробою, и поведение электрической прочности различных смол при изменении величины зазора, учитывающую особенности структурного строения молекул.

3. Разработать методику формирования молекулярных проводников из молекул эпоксидиановой смолы и нелегированного полианилина (ПАНИ) одновременным осаждением УНТ и молекул на структуры с планарными микроэлектродами.

4. Исследовать поведение структур на основе планарных молекулярных проводников из молекул нелегированного полианилина в поперечном электрическом поле.

5. Исследовать поведение структур на основе проводящего канала из УНТ, покрытых молекулами различных смол и полимеров в поперечном электрическом поле.

Научная новизна работы

В ходе проведенных исследований впервые были получены следующие результаты:

1. Выявлена зависимость электрической прочности эпоксидиановой смолы как функции межэлектродного расстояния для планарных микроэлектродов.

2. Предложена модель, основанная на рассмотрении предшествующих пробою процессов молекулярной перестройки, позволяющая провести качественную

оценку электрической прочности в зависимости от структурных особенностей молекул.

3. Определены величины электрических полей, необходимых для начала коллективной перестройки молекул, ведущей в случае планарных микроэлектродов к образованию наноразмерных полостей, а в случае неоднородных полей между УНТ-элеьсгродами - к формированию молекулярного проводника.

4. Показано, что ключевым критерием при образовании вертикальных молекулярных проводников является величина градиента электрического поля, определяемая условием предотвращения теплового движения в радиальном направлении.

5. Предложена методика формирования молекулярного проводника из молекул полианилина и эпоксидиановой смолы в процессе одновременного осаждения из раствора УНТ и молекул на подложку с использованием электрофореза.

6. Обнаружен эффект полевого управления проводимостью канала, образованного молекулами нелегированного ПАНИ. Показано, что изменение проводимости определяется изменением в поле положения делокализованных НОМО-уровней ПАНИ относительно УНТ-электродов.

7. Установлено, что покрытие УНТ полярными молекулами смол, формирует возможность управления проводимостью УНТ-канала в поле затвора. Величина изменений проводимости зависит от концентрации полярных групп молекул вдоль УНТ и возможности их ориентации в поле.

8. Выявлен эффект памяти в наноструктурах с проводящим каналом из УНТ, покрытых полярными молекулами смол, обусловленный процессом перестройки полярных групп и молекул в целом в электрическом поле.

Достоверность научных положений, результатов и выводов

Полученные экспериментальные результаты и разработанные методики согласуются с известными теоретическими моделями, в определённой своей части имеют прямое подтверждение в опубликованных отечественных работах, а также находят косвенное подтверждение в результатах зарубежных экспериментальных и теоретических работ. Опубликованные результаты

согласуются и существенно дополняют экспериментальные результаты других авторов.

Теоретическая значимость исследования состоит в выявлении закономерностей поведения молекул смол и полимеров в сильных электрических полях при формировании молекулярных проводников, и в процессах, предшествующих пробою жидких диэлектриков, в приповерхностном к каналу полевого транзистора на основе УНТ слое при изменении поля формируемого затвором. Основные положения и выводы, содержащиеся в диссертации, могут быть использованы при дальнейшем развитии теории электронного транспорта в квазиодномерных органических проводниках и теории микромеханики молекул в однородных и неоднородных электрических полях.

Практическая значимость исследования состоит в том, что полученные результаты могут быть применены для создания элементной базы органической наноэлектроники (полевых транзисторов, элементов памяти). Кроме того, результаты исследования могут быть использованы в преподавании курсов «Основы органической наноэлектроники», «Нанотехнологии в электронике» и др.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Для возникновения канала проводимости в смолах необходима коллективная перестройка части молекул, ведущая в случае планарных микроэлектродов к пробою, а в случае УНТ-электродов, формирующих градиент электрического поля, обеспечивающий подавление теплового движения молекул, - к формированию молекулярного проводника.

2. Предложенная методика электрокинетического осаждения из смеси УНТ и органических молекул на подложку обеспечивает возможность формирования между планарными микроэлектродами наноструктуры молекулярного проводника из различных молекул (полианилина и эпоксидиановой смолы).

3. В наноструктурах на основе молекулярного проводника из молекул полианилина в форме эмеральдинового основания проявляется полевое управление проводимостью, характерное для канала р-типа, определяемое изменением в поле положения делокализованных НОМО-уровней в полианилине относительно уровня УНТ-электродов.

4. Величина изменения проводимости канала на основе УНТ, покрытой полярными молекулами смол, определяется перестройкой молекул в окружающем УНТ приповерхностном слое в электрическом поле затвора. Величина изменений зависит от концентрации полярных групп молекул вдоль УНТ и способности их ориентации в поле.

5. Наноструктуры УНТ, покрытые полярными молекулами смол, проявляют эффект "запоминания" уровня проводимости, обусловленный процессом перестройки полярных групп и молекул в целом в электрическом поле.

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на следующих

конференциях, семинарах и конкурсах научных работ:

S XV Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2008» (Москва. 2008);

S XVII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2010» (Москва. 2010);

S Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов вузов в области нанотехнологий и наноматериалов (Москва. 2010);

S 12th International Conference on the Science and Application of Nanotubes, (Cambridge (UK), 2011);

•S International Meeting on the Chemistry of Nanotubes and Graphene (Arcachon, France, 2012);

•S XIX Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2012» (Москва. 2012);

55-я научная конференции МФТИ - Всероссийская молодежная научная конференция «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (Москва. 2012); ■S XX Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов

и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2013» (Москва. 2013); •S International Conference "Advanced carbon nanostructures" (St. Petersburg. 2013)

Публикации

Основные результаты исследования, проведенного соискателем, изложены в 13 печатных источниках, опубликованных в отечественной и зарубежной литературе, из них 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК России. Также соискатель является соавтором 8 работ и 1 патента РФ, косвенно относящихся к тематике вынесенных на защиту положений.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений, списка литературы и приложения.

В первой главе рассматривается состояние вопроса по созданию элементов электроники с использованием органических материалов. Описаны основные результаты по использованию и изучению как отдельных молекул, так и слоев на основе различных полимеров при формирования полевых транзисторов, элементов памяти, сенсорных структур. На основе рассмотрения отдельных молекул и их малых групп сделан вывод о существенном вкладе в уровень проводимости и возможности его изменения/переключения пространственной ориентация определенных групп полимерной цепи, при существенной роли межмолекулярного взаимодействия и специфики строения молекулы в целом (раздел 1.1). Раздел 1.2 посвящен рассмотрению влияния поверхности диэлектрика на характеристики органических полевых транзисторов, рассматривается проявление амбиполярного управления структур в поле затвора. В разделе 1.3 рассмотрены результаты по формированию элементов памяти на основе полимерных электретов, отмечены проблемы использования подхода создания элементов памяти на основе зарядовых состояний в диэлектрике при уменьшении размеров. Раздел 1.4 посвящен

рассмотрению использования органических сегнетоэлектриков для формирования элементов памяти. На основе рассмотренных результатов сделан вывод о необходимости изучения различных молекул и их малых групп в наномасштабе, для чего требуется создание наноразмерных электродов и систем, при этом использование углеродных нанотрубок (УНТ) в качестве электродов, а также как канала, чувствительного к изменениям в приповерхностном слое, обладает определенными преимуществами (раздел 1.5).

Во второй главе приводятся результаты исследования поведения смол в сильных электрических полях при исследовании электрической прочности жидких эпоксидиановых смол, а также твердой феноло-формальдегидной смолы. В разделе 2.1 рассматриваются полученные экспериментальные данные по определению электрической прочности в планарных электродах и предлагается модель для ее описания, учитывающая структурные особенности молекул различных смол, основанная на учете предшествующим пробою процессах молекулярной перестройки с формированием наноразмерных полостей. Раздел 2.2 посвящен рассмотрению поведения молекул смол в сильно неоднородных полях при формировании молекулярного проводника. Определены условия по величине градиента напряженности электрического поля.

В третьей главе представлены результаты по формированию молекулярных проводников в процессе одновременного осаждения УНТ, используемых в качестве электродов и самих молекул из раствора. В разделе 3.1 предлагается методика осаждения УНТ из матрицы эпоксидиановой смолы с формированием молекулярных проводников. Раздел 3.2 посвящен формированию на основе предложенной методики молекулярных проводников из молекул нелегированного полианилина (ПАНИ), рассматриваются результаты полевого управления их проводимостью, приводятся результаты квантовохимического моделирования положения уровней ПАНИ, на основе которого при сопоставлении с экспериментом делается вывод о том, что полевое управлении проводимостью канала р-типа определяется изменением в поле положения делокализованных НОМО-уровней относительно УНТ-электродов.

В четвертой главе представлены результаты по влиянию покрытия молекулами органических соединений на управление проводимостью канала из

УНТ. В разделе 4.1 рассматриваются предпосылки к возможности изменения проводимости УНТ ввиду изменения ее окружения, вызванного перестройкой молекул в поле затвора. Далее приводится описание использованных методов расчета и материалов, а также обоснование их выбора (раздел 4.2). В разделе 4.3 описываются методика формирования проводящих структур одностенных и многостенных УНТ, покрытых различными смолами. Раздел 4.4 посвящен анализу вольт-амперных характеристик полученных структур, приводятся данные по квантово-химическому моделированию УНТ взаимодействующей с молекулами, на основании которых делается вывод о том, что перестройка молекул в окружающем УНТ приповерхностном слое в изменяющемся электрическом поле затвора приводит к сдвигу уровней в УНТ, изменяя условия контакта УНТ-Аи, а также изменяя условия транспорта ввиду рассеяния на «дефектах» УНТ, формируемых близко расположенными вдоль нанотрубки полярными группами, а следовательно и ток канала в зависимости от напряжения затвор-исток. Из сравнения результатов для различных смол выявляется, что величина изменений на ВАХ определяется концентрацией полярных групп молекул вдоль УНТ и возможностью их ориентации в поле. В разделе 4.5 рассматривается проявление эффекта памяти полученных структур, анализируется взаимосвязь времени возвращения структур к исходному состоянию в зависимости от наличия растворителя, величины дипольного момента и межмолекулярной энергии взаимодействия. Посредством снятия циклических ВАХ при повышении температуры доказывается, что эффект управления полем проводимости УНТ и эффект памяти определяется направленной перестройкой молекул в поле затвора, которая при повышении температуры подавляется тепловым движением молекул. При этом изменение температуры на 40-50 °С не могло бы привести к существенным изменениям зарядовых состояний примесных уровней или ловушек вблизи поверхности 8Юг и таким образом ключевым механизмом в описываемых структурах является перестройкой молекул в поле затвора.

В заключении представлены основные выводы данной работы.

Приложение содержит акты об использовании результатов диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка сокращений, списка литературы и приложения. Диссертация изложена на 139 страницах, из которых 122 составляет основной текст работы, включает 52 рисунка и 2 таблицы. Список литературы содержит 126 источников.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО СОЗДАНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЕКТРОНИКН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Одиночные молекулы как активные элементы электроники

Электрические свойства отдельных молекул вызывают огромный интерес

как с точки зрения фундаментальных исследований так и с точки зрения прикладного применения. Ключевыми моментами в развитии молекулярной электроники и применения органических соединений стало открытие проводящих полимеров и предложение определенных устройств на основе использования свойств отдельных молекул [1]. В настоящее время исследовано достаточно много различных молекулярных структур и достигнуты существенные успехи в синтезе различных соединений, благодаря чему стало возможно формирование таких устройств как органические светодиоды, тонкопленочные органические транзисторы, элементов преобразования солнечной энергии [2] и элементов памяти

[3].

Тем не менее, даже в случае уже достаточно давно предложенных молекул имеется существенные отличия в таких параметрах как подвижность носителей, возможность и эффективность управления проводимостью внешним полем. Так, например, в случае полиацетилена в зависимости от методики его получения и исследования проводимость отличается на несколько порядков [4]. Повышение проводимости обусловлено уменьшением микродефектов материала, снижением числа разрывов и дефектов в сопряженной полимерной цепи, а также ориентацией полимера. В более поздних работах отмечается также влияние ориентации бензольных колец на проводимость в полианилине в форме лейкоэмеральдинового основания [5], где рассчитывалась в том числе ширина запрещенной зоны в зависимости от угла между плоскостями бензольных колец.

Наиболее выгодная по энергии геометрия молекулы отлична от планарной (торсионный угол около 30 °) и для сходимости расчетов с экспериментальными данными оказалось важным учитывать данную особенность структуры полимера ввиду ее сильного влияния на ширину запрещенной зоны (рис. 1.1).

О 20 40 60

Torsion angle (in degrees)

Рис. 1.1. Зависимость ширины запрещенной зоны в лейкоэмеральдине от торсионного

угла между звеньями полимера

Однако в случае создания механических напряжений в структуре полимера в виде

осевого растяжения торсионный угол уменьшается и проводимость может

возрастать (рис. 1.2), что также связывается с изменением угла.

0.3

/—ч

С/5

с

8 0.2 §

о

"1 0.1

§

и

о

frGiv

- r\

1 i.i.i.i

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 Stretched length (Angstrom)

Рис. 1.2. Зависимость проводимости лейкоэмеральдина от механического растяжения (рассматривается модель из 7 звеньев полимера) Аналогичный эффект наблюдался и в олиго-фенилен-этилене, где при низких температурах молекула переходила в наиболее выгодное по энергии состояние с ориентацией бензольных колец между звеньями цепи полимера перпендикулярно друг другу [6]. Энергия этого вращения невелика и нагрев уже более 30 К делает вращение возможным и приводит к росту проводимости ввиду большей планаризации молекул с ростом степени перекрытия делокализованных л-орбиталей. Если бензольные кольца теряют взаимную планарность, то перекрытие л-орбиталей и, соответственно, проводимость, уменьшаются.

Таким образом, существенный вклад в уровень проводимости вносит пространственная ориентация определенных групп полимерной цепи. При этом

выделить те или иные механизмы влияния на проводимость, изучая макроскопические материалы достаточно сложно, что определяет необходимость исследования малых групп молекул, для чего требуется организация наноразмерных контактов.

С другой стороны, размеры активных элементов приближаются к 10 нм [7] и в свою очередь требуют исследований на уровне отдельных молекул и взаимодействий между ними в различных наноразмерных структурах.

Рассмотрим некоторые работы, где взаимодействие молекул между собой или их отдельных частей, а также взаимодействие с окружением играет ключевую роль для свойств самого устройства в целом.

В теоретической работе [8] рассмотрено влияние пространственного положения полярной группы в самой молекуле на ее проводимость. Вид самой молекулы, а также направление дипольного момента и связанные с этим два стабильных состояния молекулы, обусловленные наличием водородной связи, показаны на рис. 1.3.

STATE "V

STATE "0й

В

си n

\ I

SM HS СИ

Х<4 ' ни о

Рис. 1.3. Структурная формула молекулы 9-гидро-10-акридин-карбоксамида-2,7-дитиола. Пунктиром показана водородная связь. Темные сплошные стрелки указывают

направление дипольного момента Ввиду возможности вращения полярной группы при подаче разности потенциалов на электроды поле может перестраивать молекулу из одного состояния в другое. Потенциальный барьер, вызванный необходимостью разрушения водородной связи, составляет по результата расчетов авторов около 0,2 эВ и при полях порядка

10;В/м и температуре около 300 К преодолевается, что ведет к перестройке

молекулы и изменению ее проводимости. Ввиду наличия полярной группы формируется некоторый сдвиг уровней относящихся к приконтактным бензольным кольцам, что иллюстрирует рис. 1.4.

0.0020 0 0018 0.0016

}

Jf—

Л

-4.0-2.0 0.0 2 0 4.0

0.0000

lumo

Jàg*JL

left ring full molecule right ring:

AJ X^T^vIJ

тг\ tLxTr

1.0 2.0 3.0 Bias (Volts)

5.0

Рис. 1.4. Рассчитанные ВАХи пространственное положение HOMO и LUMO орбиталей а) - симметричное положение полярной группы перпендикулярно плоскости молекулы, Ь) - положение, когда кислород приближен к левой части, a Nfy группа - к правой

Верхняя занятая (ВЗМО или HOMO) и нижняя свободная (НСМО или LUMO) молекулярные орбитали при этом расположены несимметрично и уже этим могут формировать несимметрию ВАХ при смене полярности прикладываемого напряжения. При этом различное положение полярной группы меняет напряжение выхода на тот же уровень тока, что в альтернативном положении, однако кроме этого формируемый сдвиг уже по энергии уровней (по расчетам авторов около 0,4 эВ) также препятствует транспорту заряда сквозь молекулу, и требуется приложение напряжения нивелирующего этот сдвиг. Так определяется уровень потенциала, требуемый для переключения, а также объясняется наличие 2 состояний с низкой и высокой проводимостью.

Другим примером проявления эффекта запоминания уровня проводимости является работа группы Дж. Тауэра (J.M. Tour), где наблюдался эффект запоминания после подачи существенного напряжения между электродами, что, по-видимому, обеспечивало инжекцию дырок и влияло на зарядовое состояние боковой нитрогруппы в модифицированной молекуле олиго-фенилен-этилена [3].

1о» а

kick о

bich о

Iowa

У-« У-У+ У>» У-У-

Рис. 1.5. а) - вид различных молекул, Ъ) - схема работы элемента памяти При этом в работе отмечается, что аминогруппа сама по себе не придает молекуле возможность запоминания уровня проводимости. Из сравнения с предыдущей рассмотренной работой можно предположить что нитрогруппа, обладая существенным дипольным моментом, формирует определенный сдвиг уровней, так что в исходном состоянии молекулы типа 1 и 2 (см рис. 1.5) имеют слабую проводимость (назовем это состояние «О»), однако после инжекции заряда осуществляется переход в проводящее состояние (назовем его «1»). Измеряя время восстановления уровня проводимости при различной температуре, авторами также была найдена энергия активации процесса перехода из «1» в «О», которая составила около 80 мэВ при 260 К, что коррелирует с энергией взаимодействия между отдельными группами между молекулами, которые неизбежно присутствуют в эксперименте поскольку между контактами в рассмотренной работе находилось около 1000 молекул. Если бы эта энергия активации была обусловлена потенциальным барьером для инжекции или релаксации заряда то при экспериментально использованных напряжениях порядка 1 В при осуществлении операции чтения состояние бы не могло оставаться прежним. Даже в более ранней работе этой же группы [9], где осуществлялся контакт к отдельной молекуле посредством помещения этой молекулы в окружении непроводящих молекул и осуществления контакта СТМ зондом, функциональная нитрогруппа неизбежно

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ромашкин, Алексей Валентинович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Aviram A., Ratner М.А. Molecular Rectifiers // Chemical Physics Letters. 1974. V. 29. Is. 2. P. 277-283.

2. Sun Y., Takacs C. J., Cowan S. R., Seo J. H., Gong X., Roy A., Heeger A. J. Efficient, Air-Stable Bulk Heterojunction Polymer Solar Cells Using MoOx as the Anode Interfacial Layer // Adv. Mater. 2011. V. 23. Is. 19. 2226-2230.

3. Reed M. A., Chen J., Rawlett A. M., Price D. W., Tour J. M. Molecular random access memory cell // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. N. 23. P. 3735-3737.

4. Basescu N., Liu Z.-X., Moses D., Heeger A. J., Naarmann H., Theophilou N. High electrical conductivity in doped polyacetylene, // Nature. 1987. V. 327. Is. 6121. P. 403-405.

5. Lee M. H., Speyer G., Sankey O. F. Theory of electron transport through single molecules of polyaniline // J. Phys.: Condens. Matter. 2007. V. 19. N.21. Art. ID: 215204. P. 1-16.

6. Seminario J.M., Zacarias A.G., Tour J.M. Theoretical Interpretation of Conductivity Measurements of a Thiotolane Sandwich. A Molecular Scale Electronic Controller // J. Am. Chem. Soc. 1998. V. 120. N. 16. P. 3970-3974.

7. Franklin A. D., Luisier M., Han S.-J., et al. Sub-10 nm Carbon Nanotube Transistor // Nano Lett. 2012. V. 12 Is. 2. P. 758-762.

8. Kornilovitch P. E., Bratkovsky A. M., Williams R. S. Bistable molecular conductors with a field-switchable dipole group // Physical Review B. 2002. V. 66, Is. 24. Art. ID: 245413. P. 1-7.

9. Donhauser Z. J., Mantooth B. A., Kelly K. F., et al. Conductance Switching in Single Molecules Through Conformational Changes // Science. 2001. V. 292 N. 5525 P. 2303-2307.

10.Kushmerick J. G., Holt D. В., Yang J. C., et al. Metal-Molecule Contacts and Charge Transport across Monomolecular Layers: Measurement and Theory // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. N. 8. Art. ID: 086802. P. 1-4.

11. Kornilovitch P., Bratkovsky A., Williams S. Single-Molecule Designs for Electric Switches and Rectifiers // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2003. V. 1006. P. 198-211.

12.Chua L.-L., Zaumseil J., Chang J.-F., et al. General observation of n-type field-effect behaviour in organic semiconductors //Nature. 2005. V. 434. N. 7030. P. 194-199.

13. D. Kumaki, S. Ando, S. Shimono, et al. Significant improvement of electron mobility in organic thin-film transistors based on thiazolothiazole derivative by employing self-assembled monolayer // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90, P. 053506-1053506-3.

14. Veres J., Ogier S., Lloyd G., de Leeuw D. Gate Insulators in Organic Field-Effect Transistors // Chem. Mater. 2004. V. 16. N. 23. P. 4543-4555.

15. Swensen J. S., Soci C., Heeger A. J. Light emission from an ambipolar semiconducting polymer field-effect transistor // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. N. 25. P. 253511-1-253511-3.

16.Zaumseil J., Donley C.L., Kim J.-S., et al. Efficient Top-Gate, Ambipolar, Light-Emitting Field-Effect Transistors Based on a Green-Light-Emitting Polyfluorene // Adv. Mater. 2006. V. 18. N. 20. P. 2708-2712.

17.Yoon M.H., Kim C., Facchetti A., Marks T.J. Gate dielectric chemical structure-organic field-effect transistor performance correlations for electron, hole, and ambipolar organic semiconductors // J. Am. Chem. Soc. 2006, 128. N. 39. P. 1285112869.

18. Facchetti A., Letizia J., Yoon M.-H., et al. Synthesis and Characterization of Diperfluorooctyl-Substituted Phenylene-Thiophene Oligomers as n-Type Semiconductors. Molecular Structure - Film Microstructure - Mobility Relationships, Organic Field-Effect Transistors, and Transistor Nonvolatile Memory Elements // Chem. Mater. 2004. V. 16. N. 23. P. 4715-4727.

19.Xia Z., Ma S., Qiu X., et al. Influence of porosity on the stability of charge and piezoelectricity for porous polytetrafluoroethylene film electrets // Journal of Electrostatics. 2003. V. 59. Is. 1. P. 57-69.

20.Baeg K.-J., Noh Y.-Y., Ghim J., et al. Organic Non-Volatile Memory Based on Pentacene Field-Effect Transistors Using a Polymeric Gate Electret // Advanced Materials. 2006. V. 18. Is. 23. P. 3179-3183.

21. Burr G. W., Kurdi B. N., Scott J. C., et al. Overview of candidate device technologies for storage-class memory// IBM J. Res. & Dev. 2008. V. 52. N. 4/5. P. 449-464.

22. International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS, 2012. Available: http://www.itrs.net

23. Singh Th. B., Marjanovic N., Matt G. J., et al. Nonvolatile organic field-effect transistor memory element with a polymeric gate electret // Appl. Phys. Lett. V. 85. N. 22. P. 5409-5411.

24. Park S. Y., Park M., Lee H. H. Cooperative polymer gate dielectrics in organic thin-film transistors // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85, N. 12, P. 2283-2285.

25. Naber R.C.G., Blom P.W.M., Gelinck G.H., et al. An Organic Field-Effect Transistor with Programmable Polarity // Adv. Mater. 2005, V. 17. Is. 22. P. 2692-2695.

26. Naber R.C.G., Tanase C., Blom P. W. M., et al. High-performance solution-processed polymer ferroelectric field-effect transistors // Nature materials. 2005. V. 4. P. 243248.

27.Naber R. C. G., Blom P. W. M. Low voltage switching of a spin cast ferroelectric polymer // Appl. Phys. Lett. 2004 V. 85. Is. 11. P. 2032-2034.

28.Nagasawa T., Murata Y., Tsunashima K., et al. Amorphous Ferroelectric Polyamide Blends // Macromolecules. 2000. V. 33, Is. 7. P. 2302-2304.

29.Horiuchi S., Tokunaga Y., Giovannetti G., et al. Above-room-temperature ferroelectricity in a single-component molecular crystal // Nature. 2010. V. 463. P. 789-79

30. Fu D.-W., Cai H.-L., Liu Y., et al. Diisopropylammonium Bromide Is a High-Temperature Molecular Ferroelectric Crystal // Science. 2013. V. 339. N. 6118. P. 425-428.

31.Tayi A. S., Shveyd A. K., Sue A. C.-H., et al. Room-temperature ferroelectricity in supramolecular networks of charge-transfer complexes // NATURE. 2012. V. 488 P. 485-489.

32. Schroeder R., Majewski L.A., Grell M. All-Organic Permanent Memory Transistor Using an Amorphous, Spin-Cast Ferroelectric-like Gate Insulator // Advanced materials. 2004. V. 16. N. 7. P. 633-636.

33.Tian L., Yuan S.Z., Sun J.L., et al. Thickness dependence of electrical properties in poly(vinylidene fluoride trifluoroethylene) copolymer thin films // Advanced Materials Research. 2011. V. 295-297. P. 2049-2056.

34. Mao D., Quevedo-Lopez M.A., Stiegler H., et al. Optimization of poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) films as non-volatile memory for flexible electronics // Organic Electronics. 2010. V. 11, Is. 5. P. 925-932.

35.Mao D., Mejia I., Stiegler H., et al. Polarization behavior of poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) copolymer ferroelectric thin film capacitors for nonvolatile memory application in flexible electronics // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. Is. 9. P. 094102-1094102-6.

36.Sakai H., Takahashi Y., Murata H. Organic field effect transistors with dipole-polarized polymer gate dielectrics for control of threshold voltage // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 91. Is. 11. P. 113502-1-113502-3.

37. Wang X.-S., Takahashi Y., Iijima M., Fukada E. Dielectric Relaxation in Polyurea Thin Films Prepared by Vapor Deposition Polymerization // Jpn. J. Appl. Phys. 1994. V.33 P. 5842-5847.

38.Chou Y.-H., Yen H.-J., Tsai C.-L., et al. Nonvolatile transistor memory devices using high dielectric constant polyimide electrets // J. Mater. Chem. C. 2013. V. 1. Is. 19. P.3235-3243.

39.Reichert J., Ochs R., Beckmann D., et al. Driving Current through Single Organic Molecules // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88. Is. 17. P. 176804-1-176804-4.

40.Fursina A., Lee S., Sofin R. G. S., et al. Nanogaps with very large aspect ratios for electrical measurements // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. Is 11. P. 113102-1113102-3.

41. Reed M. A., Zhou C., Muller C. J., Burgin T. P., Tour J. M., Conductance of a Molecular Junction // Science. 1997. Vol. 278. N. 5336. P. 252-254.

42. Zhou C., Deshpande M.R., Reed M.A. et al. Nanoscale Metal/Self-Assembled Monolayer/Metal Heterostructures //Appl. Phys. Lett. 1997. V. 71. Is. 5. P. 611-613.

43. Sasaki Т. K., Ikegami A., Mochizuki M. Fabrication of Carbon Nanotube Electrodes for Bio-Nano-Electronic Devices // Int. Symp. Super-Functionality Organic Devices, 2004, Chiba University, P. 168-170.

44.Бобринецкий И. И., Неволин В. К., Хартов С. В., Чаплыгин Ю. А. Модуляция проводимости квазиодномерных молекулярных микропроводников // Письма в ЖТФ. 2005. Т. 31. В.10. С.65-69.

45.Liu В., McCarthy М. A., Rinzler A. G. Non-Volatile Organic Memory Elements Based on Carbon-Nanotube-Enabled Vertical Field-Effect Transistors // Adv. Funct. Mater. 2010, V. 20, Is. 20, P. 3440-3445.

46. Kauffman D. R., Star A. Carbon Nanotube Gas and Vapor Sensors // Angew. Chem. Int. Ed. 2008, V. 47, Is. 35 P. 6550 - 6570.

47. Lin Y., Lu F., Tu Y., Ren Z. Glucose Biosensors Based on Carbon Nanotube Nanoelectrode Ensembles //Nano Lett. 2004. V. 4, N. 2. P. 191-195.

48. Kong L., Wang J., Luo Т., et al. Novel pyrenehexafluoroisopropanol derivative-decorated single-walled carbon nanotubes for detection of nerve agents by strong hydrogen-bonding interaction // Analyst. 2010. V. 135. Is.2. P. 368-374.

49. Kim S., Baek D., Kim J.-Y., et al. A transistor-based biosensor for the extraction of physical properties from biomolecules // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. Is. 7. P. 073703-1-073703-4.

50.Nair P. R., Alam M. A. Screening-Limited Response of NanoBiosensors // Nano Lett. 2008. V. 8. N. 5. P. 1281-1285.

51.Lerner M. В., Resczenski J. M., Amin A., et al. Toward Quantifying the Electrostatic Transduction Mechanism in Carbon Nanotube Molecular Sensors // J. Am. Chem. Soc. 2012. V. 134. N. 35. P. 14318-14321.

52. Li C., Lei В., Fan W., et al. Molecular Memory Based on Nanowire-Molecular Wire Heterostructures // J. Nanosci. Nanotechnol. 2007. V. 7. N. 1. P. 138-150.

53. Воробьев Г.А., Еханин С.Г., Несмелое H.C. Электрический пробой твердых диэлектриков //Физика твердого тела. 2005. Т. 47. Вып. 6. С. 1048-1052.

54. Коробейников С.М. О роли пузырьков в электрическом пробое жидкостей. Предпробивные процессы // Теплофизика высоких температур. 1998. № 3. С. 362-367.

55. Ушаков В. Я. Физика пробоя жидких диэлектриков (история и современное состояние, вклад советских и российских ученых) // Известия ТПУ. 2004. №2. С. 80-87.

56.Kofod G., Sommer-Larsen P., Kornbluh R., Pelrine R. Actuation Response of Polyacrylate Dielectric Elastomers // Journal of Intelligent Materials Systems and Structures. 2003. V. 14. N. 12. P. 787-793.

57. Бессонова A.B., Неволин B.K., Ромашкин A.B., Царик К.А. Закономерности формирования полупроводниковых наноструктур с помощью фокусированного ионного пучка // Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА. 2011. №6. С. 27-32.

58. Stewart J. J. P. Optimization of Parameters for Semiempirical Methods V: Modification of NDDO Approximations and Application to 70 Elements // J. Mol. Modeling. 2007. V. 13. Is. 12. P. 1173-1213.

59. Rappi A.K., Casewit C.J., Colwell K.S., et al. UFF, a Full Periodic Table Force Field for Molecular Mechanics and Molecular Dynamics Simulations // J. Am. Chem. Soc. 1992. Vol. 114. N. 25. P. 10024-10035.

60. Granovsky A. A. Firefly version 7.1.G, URL: http://www.classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.html

61.N.W. Larsen, Microwave spectra of the six mono-13C-substituted phenols and of some monodeuterated species of phenol. Complete substitution structure and absolute dipole moment // Journal of Molecular Structure. 1979. V. 51. P. 175-190.

62.Mouwen R., Huyskens P. Dipole moments and structure of the complexes of phenols with pyridines // Journal of Molecular Structure. 1973. V. 16. Is. 3. P. 459-471.

63. Kim H. K., Shi F. G. Thickness Dependent Dielectric Strength of a Low-permittivity Dielectric Film //IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2001. V. 8.N. 2 P. 248-252.

64. Gross J. Mass Spectrometry 2nd ed.. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2011. P. 26.

65.Dewar M. J. S., Zoebisch E. G., Healy E. F., Stewart J. J. P. AMI: A New General Purpose Quantum Mechanical Model // J. Am. Chem. Soc. 1985. V. 107. P. 39023909.

66. Панкратов A.H. Квантовохимическая оценка термодинамических и молекулярных свойств ациклических и ароматических соединений // Журнал структурной химии. 2000. Т. 41. № 4. С. 696-700.

67. Atrazhev V. М., Vorob'ev V. S., Timoshkin I. V., et al. Breakdown Processes in Gas Micro-bubbles in Liquids under Electric Stress // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2012. V. 19. N. 5. P. 1552-1558.

68.Hartherz P., Yahia К. В., Mueller L., et al. Electrical Breakdown Experiments in Air for Micrometer Gaps Under Various Pressures, in: Gaseous Dielectrics IX, Christophorou L. G., Olthoff J. K. (Eds.). New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers. 2001. P. 337.

69.Laihonen S. J., GafVert U., Schutte Т., Gedde U. W. DC Breakdown Strength of Polypropylene Films: Area Dependence and Statistical Behavior // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2007. V. 14. N. 2. P. 275-286.

70.Timoshkin I., Macgregor S., Given M. et al. Critical Parameters of Gas Cavities in Dielectric Liquids Stressed with High Electric Fields // ACTA PHYSICA POLONICA A. 2009. V. 115. N. 6. P. 1022-1024.

71. Bobrinetskii I. I., Nevolin V. K., Khartov S. V., Chaplygin Yu. A. Field-Modulated Conductivity in Quasi-One-Dimensional Molecular Conductors // Technical Physics Letters. 2005. V. 31. N. 10. P. 885-887.

72.Хартов С. В. Молекулярные проводники в матрице эпоксидиановой смолы: формирование, исследование, приложения // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 2008.

73.Карпов Д.И., Куперштох A.JI. Анизотропный спинодальный распад полярного диэлектрика в сильном электрическом поле: метод молекулярной динамики // Журнал технической физики. 2009. Т. 35. В. 10. С. 87-94.

74. Раков, Э.Г. Методы получения углеродных нанотрубок // Успехи химии. 2000. Т. 69. Вып. 1.С. 41-59.

75.Rakov E.G., Anoshkin I.V., Khung N.C., et al. Obtainment and prospects for the application of thin, multiwalled carbon nanotubes // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2008. V. 42. N. 5. P. 595-598.

76.Kuo C.-T., Weng S.-Z., Huang R.-L. Field-effect transistor with polyaniline and poly(2-alkylaniline) thin film as semiconductor // Synthetic Metals. 1997. V. 88. Is. 2. P.101-107.

77. Erokhin V., Berzina Т., Fontana M. P. Hybrid electronic device based on polyaniline-polyethyleneoxide junction // J. Appl. Phys. 2005. V. 97. Is. 6. P. 064501-1064501-5.

78.Bougot M. N., Dang Т. M. D., Le N. N., Dang M. C. Realization of stable and homogenous carbon nanotubes dispersion as ink for radio frequency identification applications // Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol. 2013. V. 4. P. 025008-1025008-5.

79.Kireev D., Bobrinetskiy I. I., Seleznev A. S., Fedorov I. V., Romashkin A. V., Morozov R. A. Transparent and Biocompatible Electrodes Based on Carbon

Nanotubes/Albumin Composite // Open Journal of Composite Materials. 2013. V. 3. N. 2A. P. 33-39.

80.Бобринецкий И. И. Электрофорез в задачах очистки, сепарирования и интеграции углеродных нанотрубок // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. № 1-2. С. 110-114.

81. Chandrakanthi N., Careem М. A. Thermal stability of polyaniline // Polymer Bulletin. 2000. V. 44. N. l.P. 101-108.

82. Maser W.K., Benito A.M., Callejas M.A., et al. Synthesis and characterization of new polyaniline/nanotube composites // Materials Science and Engineering C. 2003. V. 23. N. 1-2. P. 87-91.

83.Zengin H., Zhou W., Jin J., et al. Carbon nanotube doped polyaniline // Adv. Mater. 2002. V. 14. N. 20. P. 1480-1483.

84. Klinke С., Chen J., Afzali A., Avouris P. Charge transfer induced polarity switching in carbon nanotube transistors // Nano Lett. 2005. V. 5. N. 3. P. 555-558.

85.Cao C. L., Hu C. G., Fang L., et al. Humidity sensor based on multi-walled carbon nanotube thin films // Journal of Nanomaterials. 2011. V. 2011. P. 707303-1707303-5.

86.Gohier A., Chancolon J., Chenevier P., et al. Optimized network of multi-walled carbon nanotubes for chemical sensing // Nanotechnology. 2011. V. 22. N. 10. P. 105501-1-105501-8.

87.Liao Y., Zhang C., Wang X., et al. Carrier mobility of single-walled carbon nanotube-reinforced polyaniline nanofibers // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. N. 32. P. 1618716192.

88. Fan Z., Wang D., Chang P.-C., et al. ZnO nanowire field Effect transistor and oxygen sensing property // Appied Physics Letters. 2004. V. 85. N. 24. P. 5923-5925.

89.Wanekaya A. K., Bangar M. A., Yun M., et al. Field-Effect Transistors Based on Single Nanowires of Conducting Polymers// J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. N. 13. P. 5218-5221.

90.Pomfret S.J., Adams P.N., Comfort N.P., Monkman A.P. Electrical and mechanical properties of polyaniline fibres produced by a one-step wet spinning process // Polymer. 2000. V. 41. Is. 6. P. 2265-2269.

91.Cao Y., Smith P., Heeger A. J. Spectroscopic studies of polyaniline in solution and in spin-cast films // Synth. Met. 1989. V. 32. Is. 3. P. 263-281.

92. Pandey S. S., Misra S. C. K., Malhotra B. D., Chandra S. Some Recent Studies on Metal/Polyaniline Schottky Devices // Journal of Applied Polymer Science. 1992. V. 44. Is. 5. P. 911-915.

93. Park J., Bang D., Jang K., et al. The work function of doped polyaniline nanoparticles observed by Kelvin probe force microscopy // Nanotechnology. 2012. V. 23 N. 36. P. 365705-1-365705-7.

94.Posdorfer J. R., Werner B., Wessling B. et al. Influence of conductivity and work function of polyaniline based HIL on PLED device performance // Organic Light-Emitting Materials and Devices VII, ed. by Kafafi Z. H., Lane P. A. Proceedings of SPIE V. 5214, SPIE, Bellingham, WA. 2004. P. 188-196.

95. Su W. S., Leung T. C., Chan C. T. Work function of single-walled and multiwalled carbon nanotubes: First-principles study // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. Is. 23. P. 235413-1-235413-8.

96. Ago H., Kugler T., Cacialli F., et al. Work Functions and Surface Functional Groups of Multiwall Carbon Nanotubes // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103. N. 38. P. 81168121.

97.Korth M., Pitonak M., Rezac J., Hobza P. A Transferable H-Bonding Correction for Semiempirical Quantum-Chemical Methods // J. Chem. Theory Comput. 2010. V. 6. N. LP. 344-352.

98.Krestinin A.V., Kiselev N.A., Raevskii A.V., et al. Perspectives of single-wall carbon nanotube production in the arc discharge process // Eurasian ChemTech Journal. 2003. V. 5, N. l.P. 7-18.

99.Sinha N., Ma J., Yeow J. T. W. Carbon Nanotube-Based Sensors // J. Nanosci. Nanotechnol. 2006. V. 6. N. 3. P. 573-590.

100. Lane T. J., Shukla D., Beauchamp K. A., Pande V. S. To milliseconds and beyond: challenges in the simulation of protein folding // Current Opinion in Structural Biology. 2013. V. 23, Is. 1. P. 58-65.

101. Heinze S., Tersoff J., Martel R., et al. Carbon Nanotubes as Schottky Barrier Transistors // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. N. 10. P. 106801-1-106801-4.

102. De Renzi V., Rousseau R., Marchetto D., et al. Metal Work-Function Changes Induced by Organic Adsorbates: A Combined Experimental and Theoretical Study // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 95. Is. 4. P. 46804-1- 046804-4.

103. Cui X., Freitag M., Martel R., et al. Controlling Energy-Level Alignments at Carbon Nanotube/Au Contacts // Nano Letters. 2003. V. 3. N. 6. P. 783-787.

104. Javey A., Guo J., Farmer D. B., et al. Carbon Nanotube Field-Effect Transistors with Integrated Ohmic Contacts and High-K Gate Dielectrics // Nano Lett. - 2004. -V. 4, N 3. - P. 447^150.

105. F. Tournus, S. Latil, M. I. Heggie, and J.-C. Charlier, 7t-stacking interaction between carbon nanotubes and organic molecules // Phys. Rev. B. 2005. V. 72, Is. 7. P. 075431-1-075431-5.

106. Ouyang M., Huang J.-L., Cheung C. L., Lieber C. M. Energy Gaps in "Metallic" Single-Walled Carbon Nanotubes // Science. 2001. V. 292. N. 5517. P. 702-705.

107. Ghosh S., Yamijala S R K C S., Pati S. K., Rao C. N. R. The interaction of halogen molecules with SWNTs and graphene // RSC Advances. 2012. Is. 2. P. 11811188.

108. Weisman R. B., Bachilo S. M. Dependence of Optical Transition Energies on Structure for Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Suspension: An Empirical Kataura Plot // Nano Letters. 2003. V. 3. N. 9. P. 1235-1238.

109. Mercuri F. Semiempirical calculations on the electronic properties of finite-length models of carbon nanotubes based on Clar sextet theory // Molecular Simulation. 2008. V. 34, Is. 10-15. P. 905-908.

110. Wongchoosuk C., Udomvech A., Kerdcharoen T. The geometrical and electronic structures of open-end fully functionalized single-walled carbon nanotubes // Current Applied Physics. 2009. V. 9. Is. 2. P. 352-358.

111. Liang W. Z., Wang X. J., Yokojima S., Chen G. H. Electronic Structures and Optical Properties of Open and Capped Carbon Nanotubes // J. Am. Chem. Soc. 2000. V. 122. N. 45. P.11129-11137.

112. Cohen A. J., Mori-Sanchez P., Yang W. Insights into Current Limitations of Density Functional Theory // Science. 2008. V. 321, Is. 5890, P. 792-794.

113. Clare В. W. Frontier orbital energies in quantitative structure-activity relationships: A comparison of quantum chemical methods // Theoretica chimica acta. 1994. V. 87.1s. 6. P. 415-430.

114. Zhou C., Kong J., Yenilmez E., Dai H. Modulated Chemical Doping of Individual Carbon Nanotubes // Science. 2000. V. 290. N. 5496. P. 1552-1555.

115. Bradley K., Gabriel J.-C. P., Star A., Gruner G. Short-channel effects in contact-passivated nanotube chemical sensors // Applied Physics Letters. 2003. V. 83. N. 18. P.3821-3823.

116. Pernstich K. P., Haas S., Oberhoff D., et al. Threshold voltage shift in organic field effect transistors by dipole monolayers on the gate insulator // J. Appl. Phys. 2004. V. 96. N. 11. P. 6431-6438.

117. Макаев Д. В., Дьячков П. Н. Зонная структура и оптические переходы в полупроводниковых двустенных углеродных нанотрубках // Письма в ЖЭТФ. 2006. Т. 84. Вып. 6. С. 397-402.

118. П. Н. Дьячков, Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применение. Москва. БИНОМ. Лаборатория знаний. 2006. 293 с.

119. Арутюнова Т. Э., Миронов Г. И., Мурзашев А. И. Энергетический спектр и корреляционные функции кластеров углеродных нанотрубок хиральности (5,5) // Физика твердого тела. 2012. Т. 54. Вып. 9. С. 1797-1807.

120. Shinuk Cho, Jung Hwa Seo, Gi-Hwan Kim, Jin Young Kim, Han Young Woo, Observation of ambipolar field-effect behavior in donor-acceptor conjugated copolymers // J. Mater. Chem. - 2012. - V. 22, Iss. 39. - P. 21238-21241.

121. Gross К. C., Seybold P. G., Hadad С. M. Comparison of Different Atomic Charge Schemes for Predicting pKa Variations in Substituted Anilines and Phenols // International Journal of Quantum Chemistry. 2002. V. 90. Is. 1. P. 445-458.

122. Fuhrer M. S., Kim В. M., Durkop Т., Brintlinger T. High-Mobility Nanotube Transistor Memory // Nano Lett. 2002. V. 2. N 7. P. 755-759.

123. Kim W., Javey A., Vermesh O., et al. Hysteresis Caused by Water Molecules in Carbon Nanotube Field-Effect Transistors // Nano Letters. 2003. V. 3 N. 2. P. 193198.

124. Sorger V. J., Yao Z. Nonvolatile Carbon Nanotube Memory Device With Molecular Charge Storage // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2006. V. 938. 0938-N07-07. URL: http://dx.doi.org/10.1557/PROC-0938-N07-07

125. Li C., Ly J., Lei B., et al. Data Storage Studies on Nanowire Transistors with Self-Assembled Porphyrin Molecules // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. N. 28. P. 96469649.

126. Chen W., Duan L., Zhu D. Adsorption of Polar and Nonpolar Organic Chemicals to Carbon Nanotubes // Environ. Sei. Technol. 2007. V. 41, Is. 24. P. 8295-8300.

Но