Изучение процессов формирования нанографитных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Швец, Пётр Валерьевич

  • Швец, Пётр Валерьевич
  • кандидат науккандидат наук
  • 2013, Москва
  • Специальность ВАК РФ01.04.07
  • Количество страниц 142
Швец, Пётр Валерьевич. Изучение процессов формирования нанографитных материалов: дис. кандидат наук: 01.04.07 - Физика конденсированного состояния. Москва. 2013. 142 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Швец, Пётр Валерьевич

Введение

Глава 1. Свойства, получение и исследование нанографитных плёнок (литературный обзор)

1.1. Аллотропные модификации углерода

1.1.1. Типы гибридизации атомных орбиталей углерода

о

1.1.2. Углеродные материалы в лр -гибридизации

1.1.3. Углеродные материалы в Бр"-гибридизации

1.1.4. Углеродные материалы в яр1 -гибридизации

1.1.5. Углеродные материалы со смешанной гибридизацией

1.2. Графен

1.2.1. Физические свойства графена и их экспериментальное исследование

1.2.2. Применение графена

1.2.3. Методы получения графена

1.2.4. Перенос графена на подложки с заданными свойствами

1.3. Анизотропия теплопроводящих свойств тонких графитных плёнок

Глава 2. Техника эксперимента и методы теоретического исследования

2.1. Получение углеродных плёнок

2.1.1. Установка плазмохимического осаждения

2.1.2. Схема и параметры эксперимента

2.2. Изучение структурно-морфологических свойств полученных образцов

2.3. Дифракция рентгеновских лучей с высоким временным разрешением

2.4. Метод моделирования роста графена на различных металлических подложках

2.4.1. Численный расчет параметров кристаллографического соответствия решёток

2.4.2. Определение взаимосвязи параметров синтеза с толщиной графитной плёнки

2.4.3. Влияние температуры синтеза на согласование решёток графена и подлолски

Глава 3. Моделирование процессов формирования графита на металлических подложках

3.1. Сравнение данных моделирования и эксперимента

3.2. Расчёт взаимосвязи параметров синтеза графена с толщиной образующегося слоя для некоторых материалов

3.3. Теоретическое изучение возможности формирования графена на различных металлах

Глава 4. Экспериментальное изучение физических свойств и процессов формирования тонких графитных плёнок

4.1. Зависимость морфологии тонкой графитной плёнки от условий синтеза

4.1.1. Формирование наноуглеродных плёнок на никеле

4.1.2. Формирование наноуглеродных плёнок на кремнии

4.2. Формирование массивов углеродных нанотрубок

4.2.1. Схема и параметры эксперимента

4.2.2. Исследования структурно-морфологических характеристик полученных образцов

4.2.3. Анализ химического состава полученных плёнок

4.2.4. Механизм формирования нанотрубок

4.3. Изучение теплофизических характеристик графитных плёнок нанометровой толщины

4.3.1. Экспериментальные образцы и их характеризация с помощью электронной микроскопии

4.3.2. Данные дифракции рентгеновских лучей с высоким временным разрешением

4.3.3. Качественное описание хода кривой зависимости температуры графита от времени

4.3.4. Теоретическая количественная модель. Расчёт коэффициента теплопроводности

Заключение

Список публикаций по теме диссертации

Список литературы

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Физика конденсированного состояния», 01.04.07 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение процессов формирования нанографитных материалов»

Введение

Среди многочисленных аллотропных модификаций углерода наиболее устойчивой при нормальных условиях и, по этой причине, наиболее распространённой является графит. Атомы углерода в графите имеют эр2-гибридизацию валентных электронных орбиталей. Кристаллический графит имеет слоистую структуру, каждый слой в которой имеет толщину в один атом, и все входящие в этот слой атомы углерода находятся в вершинах гексагонов, образующих двумерную сетку. Трёхмерный кристалл графита представляет собой объединение таких двумерных гексагональных моноатомных слоев, которые связаны между собой посредством слабых Ван-дер-ваальсовых взаимодействий.

Многие физические свойства графита, в том числе в виде тонких слрёв, вплоть до моноатомных, были предсказаны теоретически и изучались экспериментально, начиная с середины прошлого века. Более того, одиночный слой графита, графен, использовался в качестве одной из основных теоретических моделей для расчётов. Однако экспериментальная демонстрация практической возможности получения графена макроскопически большого размера и последовавшая за этим серия экспериментальных исследований привлекли огромное внимание благодаря уникальным физическим свойствам, присущим этому материалу. Эти свойства, а также относительная лёгкость получения графена делают его перспективным материалом для целого ряда практических применений, таких как сверхъёмкие аккумуляторы и суперконденсаторы, прозрачные гибкие электроды, высокочувствительные химические сенсоры и разделительные мембраны.

В пионерских работах графен был получен микромеханическим расщеплением, однако размеры образцов, изготавливаемых с помощью этого метода, не превышают нескольких десятков микрометров. В связи с этим особый интерес привлекает разработка методик, позволяющих проводить

синтез графена с площадью, приемлемой для промышленных технологий. К таким методикам относится, например, термическое разложение поверхности БЮ, однако данный процесс требует высоких температур и сверхнизких давлений, что делает его весьма дорогим. Другой метод, позволяющий получить графен хорошего качества - это пиролиз углеводородов на металлическом (обычно медном) катализаторе. Этот способ относительно дешев и проходит при более мягких условиях, чем разложение карбида кремния, в связи с чем получил на данный момент наибольшее распространение.

Возможность формирования графена путём пиролиза углеводородов была продемонстрирована на целом ряде различных материалов. Однако до сих пор поиск подходящих металлов, а также условий для синтеза графена ведётся, в основном, методом проб и ошибок. Кроме того, многие физические свойства тонких графитных плёнок остаются неизученными, хотя могут представлять немалую практическую ценность.

Указанные соображения послужили основной мотивацией при формулировке цели работы: теоретическое и экспериментальное исследование механизмов формирования тонких графитных плёнок на металлических подложках в процессе пиролиза углеводородов и при плазмохимическом осаждении, а также изучение их структурных характеристик и физических свойств.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основные задачи исследований:

1) Построение моделей, описывающих взаимосвязь между типом материала подложки и качеством формируемой на ней графеновой плёнки.

2) Построение моделей, описывающих взаимосвязь между условиями синтеза и физическими характеристиками получаемых графитных плёнок.

3) Разработка новых и модернизация имеющихся установок и методов синтеза графитных плёнок нанометровой толщины.

4) Изготовление образцов тонких графитных плёнок в количестве, достаточном для их дальнейших исследований.

5) Разработка новых методов исследования полученных материалов.

6) Изучение структурных и морфологических характеристик, а также некоторых физических свойств полученных графитных плёнок нанометровой толщины.

Научная новизна результатов.

1) Созданы новые численные модели, описывающие взаимосвязь между кристаллографическими характеристиками материала подложки и качеством формируемой на ней графеновой плёнки.

2) Предложены новые методы расчёта толщины графитной плёнки, формирующейся в процессе пиролиза углеводородов на металлической подложке.

3) Получены новые данные о начальном этапе процесса формирования графитных плёнок при плазмохимическом осаждении из газовой фазы.

4) Впервые с помощью нового метода, основанного на исследовании дифракции рентгеновских лучей с высоким временным разрешением продемонстрирована сильная анизотропия теплопроводности графитных плёнок при уменьшении их толщины до нескольких десятков атомных слоёв.

Практическая ценность работы. Построенные теоретические модели,

описывающие рост графеновых плёнок на металлических подложках,

позволяют предсказать возможность образования графена на заданном

металле с заданной кристаллографической структурой поверхности, а также

определить температуру и время синтеза для получения материала заданной

толщины. Эти результаты могут быть использованы для оптимизации

процессов получения графеновых плёнок. Новые данные по формированию

графитных плёнок нанометровой толщины в процессе плазмохимического

осаждения позволяют оптимизировать данный процесс и получать плёнки

7

заданной структуры и толщины. Результаты измерения теплопроводности данных материалов могут быть полезны для термоэлектрических приложений тонких графитных плёнок.

Положения, выносимые на защиту:

1) Построена численная модель, позволяющая связать кристаллографическую структуру материала подложки и качество образующейся на ней графеновой плёнки в результате взаимодействия металла с углеводородами при повышенных температурах.

2) Построена численная модель, позволяющая определить зависимость толщины графитной плёнки, образующейся на металлической подложке, от параметров синтеза.

3) Получены новые экспериментальные данные о формировании тонких графитных плёнок в процессе плазмохимического осаждения.

4) Методом плазмохимического осаждения получены массивы многостенных углеродных нанотрубок без применения металлических катализаторов. Предложена модель их формирования.

5) Разработан метод определения коэффициента теплопроводности кристаллических материалов нанометровой толщины.

6) Экспериментально продемонстрирована сильная анизотропия коэффициента теплопроводности в тонких графитных плёнках, предсказанная ранее теоретически.

Представленные в диссертации результаты прошли апробацию в ходе выступлений на различных научных конференциях и семинарах, список которых приведён в конце работы.

Публикации. По материалам исследований, представленных в диссертации, опубликовано 7 статей в реферируемых научных журналах. Список статей приводится в конце диссертации.

Личный вклад. Результаты, изложенные в диссертации, получены лично соискателем или при его непосредственном участии. Постановка задач исследований, определение методов их решения и интерпретация результатов выполнены совместно соавторами опубликованных работ при непосредственном участии соискателя.

Глава 1. Свойства, получение и исследование нанографитных

плёнок (литературный обзор)

1.1. Аллотропные модификации углерода.

Способность атомов к образованию в конденсированном состоянии структур с различным строением и свойствами называется аллотропией. Среди аллотропных модификаций углерода давно известны такие материалы как алмаз, графит, лонсдейлит, сажа и др. К относительно недавно открытым углеродным структурам относятся фуллерены, нанотрубки, графен, карбин, наносвитки и др. Разнообразие и уникальность физических свойств материалов на основе углерода приводит к тому, что они находят всё более широкое применение в различных областях науки и техники.

1.1.1. Типы гибридизации атомных орбиталей углерода.

Разнообразие форм углеродных структур основывается на уникальном электронном строении составляющих их атомов [1-2]. Атом углерода имеет 6 электронов, которые в основном состоянии располагаются по орбиталям в

ООО

соответствии с конфигурацией \s~2s~2p~, рисунок 1.1. В этом состоянии валентность углерода равна двум, что наблюдается в таких соединениях, как, например, СО. Однако для формирования кристаллических структур энергетически более выгодным оказывается переход к возбуждённому состоянию атомов, в котором их валентность становится равна четырём. При этом энергия возбуждения компенсируется энергией связи кристаллической решётки. В возбуждённом состоянии происходит переход одного из электронов 2б оболочки на незанятую 2р орбиталь. Взаимодействие неспаренных электронов приводит к образованию специфических электронных распределений и формированию новых, гибридизированных, атомных орбиталей.

электроны К оболочки

электроны I оболочки

Рисунок 1.1. Электронная конфигурация атома углерода (заштрихованные клетки обозначают валентные электроны) [3].

основное состояние

ер3

гибридизация

В случае смешивания электронных облаков от одного б и трёх р электронов говорят об зр'-гибридизации. В этом случае образуется 4 эквивалентные ер3 орбитали, направленные из центра (атом углерода) в вершины правильного тетраэдра. Угол между ними составляет 109°28' (рисунок 1.2). При перекрытии орбиталей различных атомов образуются прочные ковалентные а-связи. Расстояние между ближайшими атомами углерода в этой гибридизации составляет 1,54 А.

109 28'

Рисунок 1.2. Атомные отбитали в 8р3-гибридизации [3].

В случае смешивания электронных облаков от одного б и двух р электронов говорят об зр2-гибридизации. Гибридные орбитали в этом случае лежат в одной плоскости, а угол между ними составляет 120° (рисунок 1.3). Их перекрытие приводит к образованию гексагональной кристаллической структуры с расстояниями между соседними атомами в 1,43 А. р орбиталь, не принимающая участия в гибридизации, ориентирована перпендикулярно

л

плоскости Бр -орбиталей. При взаимодействии р-электронов различных атомов образуются п связи, которые оказываются значительно слабее, чем о.

В случае смешивания электронных облаков от одного s и одного р электрона говорят об sp'-гибридизации. Гибридные орбитали в этом случае лежат вдоль одной прямой, угол между ними составляет 180° (рисунок 1.4). Две р орбитали, не принимающие участия в гибридизации, ориентированы перпендикулярно линии sp1-орбиталей и друг другу. В этом случае образуется цепочечная структура с расстоянием между ближайшими атомами, которое составляет примерно 1,3 А.

У

Рисунок 1.4. Атомные отбитали в Бр1-гибридизации [4].

1.1.2. Углеродные материалы в зр3-гибридизации.

Известны два варианта выстраивания 5р3-гибридизованных углеродных атомов в кристаллическую структуру. Алмаз имеет кубическую гранецентрированную решётку с дополнительными атомами, расположенными в центрах несмежных октантов куба (рисунок 1.5а, б). Лонсдейлит обладает гексагональной решёткой (рисунок 1.5в).

Рисунок 1.5. Кристаллическая структура алмаза (а, б) и лонсдейлита (в) [5].

Оба материала имеют одинаковые углы и длины валентных связей, а

также координационное число, которое равно четырём. Элементарная ячейка

алмаза состоит из двух атомов, а лонсдейлита - из четырёх.

Лонсдейлит был искусственно синтезирован в лаборатории в 1967

году [6] и практически одновременно обнаружен в природе в местах падения

метеоритов [7]. Кристаллы этого материала могут быть получены путём

сжатия графита при высокой температуре.

13

1.1.3. Углеродные материалы в вр2-гибридизации.

2

В ер -гибридизации атомы углерода связываются друг с другом, формируя плоскую гексагональную кристаллическую решётку, элементарная ячейка которой состоит из двух атомов. Эти плоские слои могут взаимодействовать друг с другом с помощью слабых вандерваальсовых сил, что приводит к образованию хорошо известного объёмного материала -графита.

Существует несколько вариантов упаковки графитных атомных плоскостей в трёхмерные кристаллы. Первой была идентифицирована двухслойная АВ структура [8], или а-графит, у которой второй слой располагается так, что центры шестиугольников находятся над атомами первого слоя, а расположение третьего слоя аналогично первому (рисунок 1.6а). Эта разновидность графита обладает гексагональной решёткой, а расстояние между её слоями составляет 3,34 А.

Рисунок 1.6. Полиморфные модификации графита [9].

ABC, или (3-графит, был обнаружен несколько позже [ 10] и представляет собой трёхслойную структуру, в которой первые два слоя располагаются аналогично АВ-графиту, а третий - так, что под центрами его шестиугольников находится два атома из других слоёв (рисунок 1.66). Эта разновидность графита обладает ромбоэдрической решёткой, а расстояние между её слоями составляет 3,38 А.

Однослойная графитная структура, АА-графит, в которой атомы соседних слоёв расположены друг над другом (рисунок 1.6в), в природе не встречается. Её синтезируют искусственно либо из графита с литиевыми

внедрениями [11] либо путём газофазного химического осаждения на алмазе [12]. Эта разновидность графита обладает простой гексагональной решёткой, расстояние между её слоями максимально и составляет 3,57 А.

В турбостратном графите (рисунок 1.6г) атомные плоскости располагаются без определённых закономерностей друг относительно друга. Расстояние между соседними слоями для данной модификации составляет 3,44 А.

Последние десятилетия наблюдается бурный всплеск интереса к наноразмерным углеродным структурам с графитоподобными химическими связями. Основой для всех таких материалов является моноатомный слой Бр -гибридизованных углеродных атомов, графен, который получают экспериментально и исследуют с 2004 года [13]. Например, лист графена, свёрнутый в цилиндр, формирует углеродную нанотрубку, скрученный в шар, - фуллерен (рисунок 1.7). Структура и свойства графена будут подробно рассмотрены в разделе 1.2.

^ -V v V ~r*T*Y*i >*г *г-г V*7 V"г VyVy'yVyV •1 Г*V г* С с' <* < <' !•* ■<" С

Л К ^ С с t с <

r>v г V r>YV'j''Y'T ту г г у г y y*y "т y iffr-jV. . » » • v -

-СХХ г^.х i т i'rri'rri'i'i П I Д X"Jt X~„i jCXjCXSS

—r^-r- Ar^ Л-/- Л /-r

7-7-yJ- '.' i' ''

" r" r < t' r f" <• f r Y Y f Y

YYYY,

VV*V ' -'■■<.' Y • f

ZY t "t 3 tt

V - - r Y - (4

f-'■ f-C

" i с О

1

1

Рисунок 1.7. Схема формирования различных материалов из графена [14]

15

Первыми среди наноуглеродных структур были открыты фуллерены (1985 год, [15]). Они представляют собой сферические молекулы, состоящие, как правило, из 20-100 атомов углерода. Наименьшей из таких стабильных сферических молекул является С2о, однако наибольшей вероятностью формирования в ходе синтеза обладают молекулы Сбо (имеющие форму футбольного мяча) и С70 (рисунок 1.8а). Возможен синтез и других фуллеренов, например, С72, С76, С78, С80, С82, С84, а также более крупных молекул, например, С240 и С540, рисунок 1.86, [16]. Все они построены из атомов углерода, располагающихся в вершинах правильных шести- или пятиугольников.

Рисунок 1.8. Структура фуллеренов, состоящих из разного числа атомов [17].

Молекулы фуллеренов различных размеров могут быть вложены друг в друга, что приводит к образованию «луковичных» структур, рисунок 1.9а. Экспериментально они были получены в 1992 году [18]. Кроме того, внутрь фуллеренов можно внедрить различные атомы или молекулы, например 8с3Ы, рисунок 1.96, что может быть интересно с точки зрения медицинских приложений данных материалов. Такие структуры получили название эндоэдральных фуллеренов.

а I

8с3М@С

Рисунок 1.9. Луковичные [17] (а) и эндоэдральные [19] (б) фуллерены.

Из фуллеренов могут образовываться молекулярные кристаллы, которые получили название фуллеритов [20]. Наиболее хорошо изученным из них является кристалл, в узлах которого располагаются молекулы С60, рисунок 1.10. Такой кристалл имеет гранецентрированную кубическую решётку, период которой составляет а= 1,417 нм.

Помимо сферических нульмерных нанографитных структур существуют и одномерные цилиндрические, которые получили название углеродные нанотрубки. Первыми были открыты многостенные трубки [22], которые представляют собой несколько вложенных друг в друга листов графена, свёрнутых в цилиндры (рисунок 1.11а). Расстояние между слоями в таких структурах совпадает с межплоскостным расстоянием в обычном графите.

Рисунок 1.10. Фуллерит [21].

нм

2-25 нм

Вскоре были получены и одностенные структуры [23-24], диаметр которых варьируется от 0,4 до нескольких нанометров (рисунок 1.116).

а б <

1-2 нм

Рисунок 1.11. Структура многостенной [25] (а) и одностенной [26] (б)

углеродной нанотрубки.

Помимо диаметра, одностенные нанотрубки различаются также углом закрутки графеновой плоскости относительно оси цилиндра (хиральностью). На рисунке 1.12, приведены две возможные высокосимметричные структуры: типа "кресло" и "зигзаг", а также "хиральная" нанотрубка. Хиральность сильно влияет на свойства трубки, в частности, определяя тип её электронной проводимости. Торцы нанотрубок могут быть либо открытыми, либо заканчиваться полусферическими образованиями, аналогичными фуллеренам.

зигзаг

Рисунок 1.12. Одностенные нанотрубки разной хиральности [25].

18

Существуют также гибридные структуры, состоящие из фуллеренов и нанотрубок. К ним относится, например, наногорох, представляющий собой одностенную трубку, внутри которой находятся молекулы С60 (рисунок 1.13а), или нанопочки, состоящие из нанотрубки с ковалентно пришитыми к ней фуллеренами (рисунок 1.136). Нанотрубки также могут образовывать тороидальные структуры (рисунок 1 ЛЗв) с диаметром в несколько сотен нанометров.

а

Рисунок 1.13. а - наногорох [27]; б - нанопочка [28]; в - тороидальная

нанотрубка [29].

Следует отметить, что атомы углерода в рассмотренных наноматериалах с графитным типом связи не находятся в идеальном Бр -гибридизованном состоянии. Из-за изгиба поверхности при сворачивании графенового листа в нанотрубку или фуллерен углы между С-С связями, а также их длины могут значительно изменяться.

1.1.4. Углеродные материалы в эр'-гибридизации.

Линейная аллотропная модификация углерода была синтезирована в середине 1960-х годов [30] и получила название карбин. Существуют две формы карбина: а-форма, или полииновая, в которой атомы углерода соединены чередующимися одинарными и тройными связями, и (3-форма,

или поликумуленовая, в которой все атомы соединены двойными связями (рисунок 1.14).

п

С = С = С =у=

Полиин Поликумулен

Рисунок 1.14. Атомная структура карбина.

Цепочки атомов углерода могут взаимодействовать друг с другом путём вандерваальсовых сил и выстраиваться параллельно, формируя кристаллическую структуру (рисунок 1.15). Различают Р-карбин, имеющий большую плотность и стабильность, и а-карбин.

1-

\

N

Ч

\

\

1

\

о о

-----

\

Рисунок 1.15. Кристаллическая структура карбина [31].

1.1.5. Углеродные материалы со смешанной гибридизацией.

Сажа представляет собой аморфную аллотропную форму углерода, в

которой атомы связываются между собой как с помощью алмазоподобных,

так и с помощью графитоподобных связей, т.е. часть атомов находится в эр -

гибридизации, часть - в эр (рисунок 1.16а).

Алмазные кристаллы нанометровых размеров (4-5 нм) принято выделять

в особый тип углеродного материала, поскольку их свойства во многом

определяются поверхностными атомами, доля которых высока в общем

числе атомов углерода в частице. Наноалмаз состоит из ядра со структурой

20

алмаза и внешней оболочки, атомы которой находятся преимущественно в неалмазной гибридизации (ер2 и Бр1) [32-33]. Кроме того, на поверхности частиц располагаются различные функциональные группы, содержащие азот, кислород и водород (показаны различными цветами на рисунке 1.166).

Рисунок 1.16. Сажа (а) и наноалмаз (б) [34].

1.2. Графен.

1.2.1. Физические свойства графена и их экспериментальное исследование.

С точки зрения атомной структуры графен представляет собой двумерный кристалл, имеющий гексагональную кристаллическую решётку, элементарная ячейка которой состоит из двух атомов (красные и зелёные круги на рисунке 1.17). Постоянная решетки равна а = 0,246 нм, а расстояние

между ближайшими атомами составляет ао = 0,142 нм.

» •

•.........• ......•

• • ^У* *

• •

Рисунок 1.17. Кристаллическая структура графена.

21

Существование подобных двумерных кристаллов долгое время считалось невозможным. В теоретических работах [35-36] было показано, что термические флуктуации приводят к плавлению двумерных структур при любых температурах. Многочисленные эксперименты с тонкими плёнками (например, [37]) подтвердили состоятельность данных теоретических моделей. При уменьшении толщины материала его температура плавления быстро падает, а при достижении размеров в несколько десятков атомных слоев плёнка становится термодинамически нестабильной, разрушается и распадается на островки.

Недавние более детальные теоретические исследования [38] продемонстрировали возможность стабилизации атомно-тонких мембран за счёт взаимодействия между продольными и поперечными длинноволновыми фононами. При этом двумерная плёнка будет деформироваться в третьем измерении. Подобные деформации для подвешенного графенового листа действительно наблюдались экспериментально с помощью дифракции электронов в просвечивающем электронном микроскопе [39]. Было показано, что графен имеет волнистую структуру, высота волн может достигать ~1 нм, а их характерные поперечные размеры -10 нм (рисунок 1.18).

Рисунок 1.18. Кристаллическая структура свободной графеновой плёнки [39].

Несмотря на то, что экспериментально графен был получен лишь в 2004

году [13], многие его свойства теоретически изучались с середины прошлого

века, поскольку этот двумерный кристалл является основой для всех

графитоподобных материалов. В частности, электронная структура монослоя

22

графита была рассчитана в 1947 году [40]. Электронные свойства графена соответствуют полупроводнику с нулевой запрещенной зоной, дисперсионное соотношение для электронов в котором задаётся формулой:

Е(к) = ±у0 Jl + 4 cos2 лкуа + 4 cos nkya • cos тгкху[3а,

где a - постоянная решетки графена, а у0- интеграл переноса, равный 2,8 eV. Графическое представление данной дисперсионной зависимости дано на рисунке 1.19.

Рисунок 1.19. Электронная структура графена [41].

Вблизи точек К и К' зоны Бриллюэна (точки Дирака) это соотношение с большой степенью точности соответствует зависимости = ЬуРк, где

скорость Ферми, У/г, порядка 106 м/с. В силу линейного дисперсионного соотношения носители заряда в графене могут быть описаны уравнением Дирака для двумерной системы частиц с нулевой массой. Это приводит к возможности экспериментального наблюдения в графене целого ряда уникальных физических явлений, таких как полуцелый квантовый эффект

Холла или отличная от нуля проводимость при нулевой концентрации носителей заряда [42].

Экспериментально многие физические свойства графена можно изучать в конфигурации, схематически изображённой на рисунке 1.20а (электронные микрофотографии таких устройств приведены на рисунках 1.206, и 1.21а).

Рисунок 1.20. Схема устройства для измерения физических характеристик графеновой плёнки [13].

В этих экспериментах графен помещается на кремниевую подложку,

покрытую тонким слоем оксида. С помощью литографии графеновой плёнке

придают необходимую форму, после чего на неё напыляются металлические

контакты. Пропуская через данное устройство ток и измеряя сопротивление

между различными контактами при меняющемся напряжении на затворе,

можно измерить такие величины как постоянная Холла, подвижность

носителей заряда, их концентрация и др.

Зависимости эффекта поля в графене показаны на рисунке 1.21.

Проводимость графена линейно растёт с увеличением напряжения Vg на

затворе, а постоянная Холла (рисунок 1.216, измерена при 2 Тл) меняет знак

при Vg ~ 0, что означает переход от дырочной к электронной проводимости.

Вдали от точки этого перехода коэффициент Холла обратно пропорционален

Vg, откуда следует, что концентрация носителей заряда n = aVg, где 10 2

а ~ 7,3x10 см" /В. Подвижность носителей заряда определяется по формуле fi = о/ne, где а - проводимость, е - заряд электрона. Минимальное

наблюдаемое значение проводимости для всех изготовленных устройств

2

было отлично от нуля и составляло примерно 4е /Ь (рисунок 1.21 в).

Рисунок 1.21. Эффект поля в графене [42].

При низких температурах в сильных магнитных полях (4К, 14Тл) в графене можно наблюдать полуцелый квантовый эффект Холла (рисунок 1.22). Плато холловской проводимости стху (красные кривые) соответствуют значениям аху = (4е2/Ь) • (К + 1/2). Для сравнения на вставке рисунка 1.22 продемонстрированы результаты эксперимента, выполненного в тех же условиях для двухслойного графена. В этом случае наблюдается обычный квантовый эффект Холла.

В ходе экспериментальных исследований графена была продемонстрирована необычайно высокая подвижность электронов с измеренными значениями порядка 104 см2/В сек при комнатной температуре [13,43-44]. Максимальное значение подвижности носителей заряда в графеновых пленках, помещенных на подложку БЮг, составляет

25

4x104 см2/В сек при комнатной температуре на воздухе [45]. В свободном (подвешенном) графене могут быть достигнуты значения более чем

5 2

2,3x10 см'/В сек [46], что значительно превосходит не только подвижность, наблюдаемую в (1400 см2/В сек), но даже и в 1п8Ь (77 ООО см2/В сек [47]).

п, 1012см"2

Рисунок 1.22. Аномальный квантовый эффект Холла в графене [42].

Особенности атомной структуры и электронных свойств проявляются также в том, что графен - это прозрачный материал, который поглощает ла = 2,3% (где а - постоянная тонкой структуры, рисунок 1.23а) падающего оптического излучения в широком диапазоне от ближнего ультрафиолета до ближнего инфракрасного с незначительным отражением (<0,1 %) [48]. В тонких пленках графита (многослойный графен) общее поглощение света (А) возрастает линейно с возрастанием числа слоев графена (14) в плёнке, А = тса К (рисунок 1.236).

Похожие диссертационные работы по специальности «Физика конденсированного состояния», 01.04.07 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Швец, Пётр Валерьевич, 2013 год

Список литературы

1. Уббелоде А.Р., Льюис Ф.А. Графит и его кристаллические соединения, М.: Мир, 1965.-256 с.

2. Шулепов C.B. Физика углеграфитовых материалов, М.: Металлургия, 1972.-254 с.

3. Broza G. Synthesis, properties, functionalisation and applications of carbon nanotubes: a state of the art review / Chemistry & Chemical Technology. — 2010. -V. 4.-P. 35-45.

4. Мануйлов A.B., Родионов В.И.. Основы химии. Интернет-учебник. -Новосибирский Государственный Университет. - Глава 3. - §3.6.

5. McClure M.R. Modeling ionic lattices. - The University of North Carolina at Pembroke, 2007.

6. Bundy F.P., Kasper J. S. Hexagonal diamond - a new form of carbon / Journal of Chemical Physics. - 1967. - V. 46. - P. 3437-3446.

7. Frondel C., Marvin U.B. Lonsdaleite, a new hexagonal polymorph of diamond/Nature. - 1967.-V. 214.-P. 587-589.

8. Bernai J.D. The structure of graphite / Proceedings of the Royal Society A. -1924.-V. 106.-P. 749-773.

9. Yacoby A. Graphene: Tri and tri again / Nature Physics. - 2011. - V. 7. -P. 925-926.

10. Lipson H., Stokes A.R. The structure of graphite / Proceedings of the Royal Society A.- 1942.-V. 181.-P. 101-105.

11. Hérold A. Recherches sur les composés d'insertion du graphite / Bulletin de la Société Chimique de France. - 1955. -V. 187. - P. 999-1000.

12. Lee J.-K., Lee S.-C., Ahn J.-P. et al. The growth of AA graphite on (111) diamond / Journal of Chemical Physics. - 2008. - V. 129. - P. 234709(1)-234709(4).

13. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V. et . al. Electric field effect in atomically thin carbon films / Science. - 2004. - V. 306. - P. 666-669.

14. Geim A.K., Novoselov K.S. The rise of graphene / Nature Materials. - 2007. -V. 6.-P. 183-191.

15. Kroto H.W., Heath J.R., O'Brien S.C. et al. C60: Buckminsterfullerene // Nature. - 1985.-V. 318.-P. 162-163.

16. Barron A. Nanotechnology for the oil and gas industry: Module - carbon nanomaterials. - Connexions, 2010.

17. Delgado J.L., Herranza M.A., Martin N. The nano-forms of carbon / Journal of Materials Chemistry. - 2008. - V. 18.-P. 1417-1426.

18. Ugarte D. Curling and closure of graphitic networks under electron-beam irradiation / Nature. - 1992. -V. 359. P. 707-709.

19. Stevenson S., Rice G., Glass T. et al. Small-bandgap endohedral metallofullerenes in high yield and purity / Nature. - 1999. -V. 401. - P. 55-57.

20. Blank V. D., Buga S. G., Serebryanaya N. R. et al. Ultrahard and superhard carbon phases produced from C6o by heating at high pressure: structural and Raman studies / Physics Letters A. - 1995. - V. 205. - P. 208-216.

21. Сидоров JT.H., Юровская M. А., Борщевский А. Я. и др. Фуллерены. -М.: Экзамен, 2005. - 687 с.

22. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon / Nature. - 1991. - V. 354. -P. 56-58.

23. Iijima S., Ichihashi T. Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter / Nature. - 1993. - V. 363. - P. 603-605.

24. Bethune D.S., Kiang C.H., de Vries M.S. et al. Cobalt-catalysed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls / Nature. - 1993. - V. 363. -P. 605-607.

25. Iijima S. Carbon nanotubes: past, present, and future / Physica B: Condensed Matter. -2002.-V. 323.-P. 1-5.

26. Hirsch A., Funktionalisierung von einwandigen Kohlenstoffhanorohren / Angewandte Chemie. - 2002. - V. 114.-P. 1933-1939.

27. Vostrowsky О., Hirsch A. Molecular peapods as supramolecular carbon allotropes / Angewandte Chemie, International Edition. - 2004. - V. 43. - P. 23262329.

28. Nasibulin A.G., Pikhitsa P.V., Jiang H. et al. A novel hybrid carbon material / Nature Nanotechnology. - 2007. - V. 2. - P. 156-161.

29. Liu J., Dai H., Hafner J.H. et al. Fullerene 'crop circles' / Nature. - 1997. -V. 385. - P. 780-781.

30. Касаточкин В.И., Сладков A.M., Кудрявцев Ю.П. и др. Кристаллические формы линейной модификации углерода // Доклады АН СССР. - 1967. -Т. 177.-№2.-С. 358-360.

31. Несмеянов А.Н. Начала органической химии: Книга первая. -М.: «Химия», 1969. - 664 с.

32. Верещагин A.JL, Юрьев Г.С. Структура детонационных наноалмазов / Неорганические материалы. - 2003. - Т. 39. — № 3. - С. 312-318.

33. Дементьев А.П., Маслаков К.И. Химическое состояние атомов углерода на поверхности наноалмазных частиц / Физика Твердого Тела. — 2004. — Т. 46.-№4.-С. 662-664.

34. Mochalin V.N., Shenderova О., Но D., Gogotsi Y. The properties and applications of nanodiamonds / Nature Nanotechnology. - 2012. - V. 7. -P. 11-23.

35. Peierls R.E. Quelques propriétés typiques des corpses solides / Ann. I. H. Poincare. - 1935. -V. 5. -P. 177-222.

36. Ландау Л.Д. К теории фазовых переходов. II / ЖЭТФ. - 1937. - Т. 7. -С. 627-631.

37. Venables J.A., Spiller G.D.T., Hanbucken M. Nucleation and growth of thin films / Reports on Progress in Physics. - 1984. - V. 47. - P.399-459.

38. Nelson D.R., Peliti L. Fluctuations in membranes with crystalline and hexatic order / Journal of Physique. - 1987. - V. 48. - P. 1085-1092.

39. Meyer J.C. Geim A.K., Katsnelson M.I. et al. The structure of suspended

graphene sheets / Nature. - 2007. - V. 446. - P. 60-63.

131

40. Wallace P.R. The band theory of graphite / Physical Review. - 1947. - V. 71. - № 9. - P. 622-634.

41. Castro Neto A.H., Guinea F., Peres N.M.R. et al. The electronic properties of graphene / Reviews of Modern Physics. -2009. -V. 81.-P. 109-162.

42. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V. et al. Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene / Nature. - 2005. - V. 438. - P. 197-200.

43. Zhang Y., Tan Y.-W., Stornier H.L., Kim P. Experimental observation of quantum Hall effect and Berry's phase in graphene / Nature. - 2005. - V. 438. - P. 201-204.

44. Li X., Magnuson C.W., Venugopal A. et al. Graphene films with large domain size by a two:step chemical vapor deposition process / Nano Letters. -2010. - V. 10. - P. 4328-4334.

45. Chen J.-H., Jang C., Xiao S. et al. Intrinsic and extrinsic performance limits of graphene devices on Si02 / Nature Nanotechnology. - 2008. - V. 3. - P. 206209.

46. Bolotin K.I., Sikes K.J., Jiang Z. et al. Ultrahigh electron mobility in suspended graphene / Solid State Communications. - 2008. - V. 146. - P. 351355.

47. Hrostowski H.J., Morin F.J., Geballe T.H., Wheatley G.H. Hall effect and conductivity of InSb / Physical Review. - 1955. -V. 100. - P. 1672-1676.

48. Nair R.R., Blake P., Grigorenko A.N. et al. Fine structure constant defines visual transparency of graphene / Science. - 2008. - V. 320. - P. 1308.

49. Weber C.M., Eisele D.M., Rabe J.P. et al. Graphene-based optically transparent electrodes for spectroelectrochemistry in the UV-Vis Region / Small. -2009. - V. 6. - № 2. - P. 184-189.

50. Bae S., Kim H., Lee Y. et al. Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes / Nature nanotechnology letters. - 2010. - V. 5. — P. 574-578.

51. Mak K.F., Ju L., Wang F., Heinz T.F. Optical spectroscopy of graphene: from the far infrared to the ultraviolet / Solid State Communications. - 2012. -V.152.-P. 1341-1349.

52. Blake, P., Brimicombe P.D., Nair R.R. et al. Graphene-based liquid crystal device/Nano Letters. - 2008. - V. 8.-P. 1704-1708.

53. Lee Y.-H., Lee J.-H. Scalable growth of free-standing graphene wafers with copper (Cu) catalyst on Si02/Si substrate: thermal conductivity of the wafers // Applied Physics Letters. - 2010. -V. 96. - P. 083101(1)-083101(3).

54. Balandin A.A., Ghosh S., Bao W. Superior thermal conductivity of single-layer graphene / Nano Letters. - 2008. - V. 8. - P. 902-907.

55. Ghosh S., Bao W., Nika D.L. et al. Dimensional crossover of thermal transport in few-layer graphene / Nature Materials. - 2010. - V. 9. - P. 555-558.

56. Lee C., Wei X., Kysar J.W., Hone J. Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene / Science. - 2008. - V. 321. - № 5887.-P. 385-388.

57. Lee C., Wei X., Li Q. et al. Elastic and frictional properties of graphene / Physica Status Solidi B. - 2009. - V. 246. - № 11-12. - P. 2562-2567.

58. Yu M.-F., Lourie O., Dyer M.J. et al. Strength and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile load / Science. - 2000. - V. 287 - № 5453.-P. 637-640.

59. De S., Coleman J.N. Are there fundamental limitations on the sheet resistance and transmittance of thin graphene films? / ACSNano. - 2010. - V. 4. — P. 2713-2720.

60. Liu J., Xu G., Rochford C. et al. Doped graphene nanohole arrays for flexible transparent conductors / Applied Physics Letters. — 2011. — V. 99. — P. 023111(1)-023111(3).

61. Gomez De Arco L., Zhang Y., Schlenker C.W. et al. Continuous, highly flexible and transparent graphene films by chemical vapor deposition for organic photovoltaics / ACSNano. - 2010. - V. 4. - № 5. - P. 2865-2873.

62. Han T.-H., Lee Y., Choi M.-R. et al. Extremely efficient flexible organic light-emitting diodes with modified graphene anode / Nature photonics. - 2012. -V. 6.-P. 105-110.

63. Meyer J.C., Kisielowski C., Erni R. Direct imaging of lattice atoms and topological defects in graphene membranes / Nano Letters. - 2008. - V. 8. - № 11. -P. 3582-3586.

64. Stolyarova E., Stolyarov D., Bolotin K. et al. Observation of graphene bubbles and effective mass transport under graphene films / Nano Letters. - 2009. -V. 9. -№ 1.-P. 332-337.

65. Liang J., Huang Y., Zhang L. et al. Molecular-level dispersion of graphene into poly(vinyl alcohol) and effective reinforcement of their nanocomposites / Advanced Functional Materials. - 2009. - V. 19. - P. 2297-2302.

66. Salavagione H.J., Martinez G., Gômez M.A. Synthesis of poly(vinyl alcohol)/reduced graphite oxide nanocomposites with improved thermal and electrical properties / Journal of Materials Chemistry. - 2009. - V. 19. - P. 50275032.

67. Ramanathan T., Abdala A.A., Stankovich S. et al. Functionalized graphene sheets for polymer nanocomposites / Nature Nanotechnology. - 2008. — V. 3. — P. 327-331.

68. Lin Y.-M., Dimitrakopoulos C., Jenkins K.A. et al. 100-GHz transistors from wafer-scale epitaxial graphene / Science. - 2010. - V. 327. - № 5966. - P. 662.

69. Zhou S.Y., Gweon G.-H., Fedorov A.V. et al. Substrate-induced bandgap opening in epitaxial graphene / Nature Materials. - 2007. - V. 6. - P. 770-775.

70. Zhang Y., Tang T.-T., Girit C. et al. Direct observation of a widely tunable bandgap in bilayer graphene / Nature. - 2009. - V. 459. - P. 820-823.

71. Han M.Y., Ozyilmaz B., Zhang Y., Kim P. Energy band-gap engineering of graphene nanoribbons / Physical Review Letters. - 2007. - V. 98. - P. 206805(1)-206805(4).

72. Chen C.W., Hung S.C., Yang M.D. et al. Oxygen sensors made by monolayer graphene under room temperature / Applied Physics Letters. — 2011. -V. 99. - P. 243502(1 )-243502(3).

73. Mohanty N., Berry V. Graphene-based single-bacterium resolution biodevice and DNA transistor: interfacing graphene derivatives with nanoscale and microscale biocomponents / Nano Letters. - 2008. - V. 8. - P. 4469-4476.

74. Chen S., Cai W., Chen D. et al. Adsorption/desorption and electrically controlled flipping of ammonia molecules on graphene / New Journal of Physics. -2010.-V. 12.-P. 125011(1)-125011(8).

75. Karu A.E., Beer M. Pyrolitic formation of highly crystalline graphite films / Journal of Applied Physics. - 1966. - V. 37. - P. 2197-2199.

76. van Bommel A.J., Crombeen J.E., van Tooren A. LEED and Auger electron observations of the SiC(0001) surface / Surface Science. - 1975. - V. 48. - P. 463472.

77. Novoselov K.S., Jiang D., Schedin F. et al. Two-dimensional atomic crystals /PNAS.-2005.-V. 102.-№30.-P. 10451-10453.

78. Jung I., Pelton M., Piner R. et al. Simple approach for high-contrast optical imaging and characterization of graphene-based sheets / Nano Letters. - 2007. -V. 7.-P. 3569-3575.

79. Blake P., Hill E.W., Castro Neto A.H. Making graphene visible / Applied Physics Letters. - 2007. - V. 91. - P. 063124(1 >063124(3).

80. Rollings E., Gweon G.-H., Zhou S.Y. et al. Synthesis and characterization of atomically thin graphite films on a silicon carbide substrate / Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 2006. - V. 67. - P. 2172-2177.

81. Berger C., Song Z., Li X. et al. Electronic confinement and coherence in patterned epitaxial graphene / Science. - 2006. - V. 312. - P. 1191-1196.

82. Juang Z.-Y., Wua C.-Y., Loa C.-W. et al. Synthesis of graphene on silicon carbide substrates at low temperature / Carbon. - 2009. - V. 47. - P. 2026-2031.

83. Emtsev K.V., Bostwick A., Horn K. et al. Towards wafer size graphene layers by atmospheric pressure graphitization of SiC / Nature Materials Letters. -2009.-V. 8.-P. 203-207.

84. Bolen M.L., Colby R., Stach E.A., Capano M.A. Graphene formation on step-free 4H-SiC(0001) / Journal of Applied Physics. - 2011. - V. 110. - P. 074307(1)- 074307(6).

85. Hernandez Y., Nicolosi V., Lotya M. et al. High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite / Nature Nanotechnology. - 2008. -V. 3.-P. 563-568.

86. Hummers W.S., Offeman R.E. Preparation of graphitic oxide / Journal of the American Chemical Society. - 1958. - V. 80. - P. 1339.

87. Stankovich S., Piner R.D., Chen X. et al. Stable aqueous dispersions of graphitic nanoplatelets via the reduction of exfoliated graphite oxide in the presence of poly(sodium 4-styrenesulfonate) / Journal of Materials Chemistry. -2006.-V. 16.-P. 155-158.

88. Jung I., Pelton M., Piner R. et al. Simple approach for high-contrast optical imaging and characterization of graphene-based sheets / Nano Letters. - 2007. -V. 7.-P. 3569-3575.

89. Park S., Ruoff R.S. Chemical methods for the production of graphenes / Nature Nanotechnology. - 2009. - V. 4. - P. 217-224.

90. Tung V.C., Allen M.J., Yang Y., Kaner R.B. High-throughput solution processing of large-scale graphene / Nature Nanotechnology. - 2009. - V. 4. -P. 25-29.

91. Eda G., Fanchini G., Chhowalla M. Large-area ultrathin films of reduced graphene oxide as a transparent and flexible electronic material / Nature Nanotechnology. - 2008. - V. 3. - P. 270-274.

92. Yu Q., Lian J., Siriponglert S. et al. Graphene segregated on Ni surfaces and transferred to insulators / Applied Physics Letters. - 2008. - V. 93. - P. 113103(1)-113103(3).

93. Nandamuri G., Roumimov S., Solanki R. Chemical vapor deposition of graphene films / Nanotechnology. - 2010. - V. 21. - № 14. - P. 145604(1)-145604(4).

94. Liu W., Chung C.-H., Miao C.-Q. et al. Chemical vapor deposition of large area few layer graphene on Si catalyzed with nickel films / Thin Solid Films. -2010.-V.518.-P. S128-S132.

95. Singleton M.F. and Nash P. The C-Ni (carbon-nickel) system / Bull. Alloy Phase Diagrams. - 1989.-V. 10.-№2.-P. 121-126.

96. Kim K.S., Zhao Y., Jang H. et al. Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes / Nature Letters. - 2009. - V. 457. -P. 706-710.

97. Li X., Cai W., An J. et al. Large-area synthesis of high quality and uniform graphene films on copper foils / Science. - 2009. - V. 324. - P. 1312-1314.

98. Subramanian P.R., Laughlin D.E. et al. C-Cu (Carbon-Copper) / Phase diagrams of binaiy copper alloys. - 1994. - ASM Intl., Materials Park, OH. -P. 109-111.

99. Li X., Magnuson C.W., Venugopal A. et al. Graphene films with large domain size by a two-step chemical vapor deposition process / Nano Letters. -2010.-V. 10.-P. 4328-4334.

100. Miao C., Zheng C., Liang O., Xie Y.-H. Chemical vapor deposition of graphene. Book "Physics and applications of graphene - experiments" edited by Mikhailov S. - InTech, 2011. - P. 37-54.

101. Sun Z., Yan Z., Yao J. et al. Growth of graphene from solid carbon sources / Nature. - 2010. - V. 468. - P. 549-552.

102. Ruan G., Sun Z., Peng Z., Tour J.M. Growth of graphene from food, insects and waste /ACSNano.- 201 l.-V. 5.-P. 7601-7607.

103. Sun J., Lindvall N., Cole M.T. et al. Large-area uniform graphene-like thin films grown by CVD directly on silicon nitride / Applied Physics Letters. - 2011. -V. 98. - P. 252107(1)-252107(3).

104. Sun J., Cole M.T., Lindvall N. et al. Noncatalytic CVD of graphene on high-temperature substrates for transparent electrodes / Applied Physics Letters. -2012.-V. 100.-P. 022102( 1 )-022102(3).

105. Kosynkin D.V., Higginbotham A.L., Sinitskii A. et al. Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to form graphene nanoribbons / Nature. - 2009. -V. 458.-P. 872-876.

106. Jiao L., Zhang L., Wang X. et al. Narrow graphene nanoribbons from carbon nanotubes / Nature. - 2009. - V. 458. - P. 877-880.

107. Yan X., Cui X., Li B., Li L.-S. Large, solution-processable graphene quantum dots as light absorbers for photovoltaics / Nano Letters. - 2010. - V. 10. -P. 1869-1873.

108. Kim B.-J., Lee C., Jung Y. et al. Large-area transparent conductive few-layer graphene electrode in GaN-based ultra-violet light-emitting diodes / Applied Physics Letters. - 2011. - V. 99. - P. 143101 ( 1 )-143101 (3).

109. Reina A., Son H., Jiao L. et al. Transferring and identification of single- and few-layer graphene on arbitrary substrates / Journal of Physical Chemistry. - 2008. -V. 112 (46).-P. 17741-17744.

110. Lee Y.-H., Lee J.-H. Scalable growth of free-standing graphene wafers with Cu catalyst on Si02/Si substrate / Applied Physics Letters. - 2010. - V. 96. - P. 083101(l)-083101(3).

111. Li X., Zhu Y., Cai W. et al. Transfer of large-area graphene films for highperformance transparent conductive electrodes / Nano Letters. - 2009. - V. 9. -№ 12.-P. 4359-4363.

112. Juang Z.-Y., Wu C.-Y., Lu A.-Y. et al. Graphene synthesis by CVD and transfer by a roll-to-roll process / Carbon. - 2010. - V. 48. - P. 3169-3174.

113. Wood J.D., Schmucker S.W., Lyons A.S. et al. Effects of polycrystalline Cu substrate on graphene growth by chemical vapor deposition / NANO Letters. -2011. -V. 11. - P. 4547-4554.

114. Jannettaz E. Note sur la propagation de la chaleur dans les corps cristallisés /

Bulletin de la Société française de minéralogie. - 1892. -V. 15. - P. 133-144.

138

115. Buerschaper R.A. Thermal and electrical conductivity of graphite and carbon at low temperatures / Journal of Applied Physics. - 1944. - V. 15. - P. 452-454.

116. Brown A.R.G., Hall A.R., Watt W. Density of deposited carbon / Nature. -1953.-V. 172.-P. 1145-1146.

117. Slack G.A. Anisotropic thermal conductivity of pyrolytic graphite / Physical Review. - 1962. - V. 127. - P. 694-701.

118. Taylor R. Thermal Conductivity of Pyrolytic Graphite / Philosophical Magazine. - 1966. - V. 13. - P. 157-166.

119. Tanaka Т., Suzuki H. Thermal diffusivity of pyrolitic graphite at high temperatures / Carbon. - 1972. - V. 10. - P. 253-257.

120. Bell L.E. Cooling, heating, generating power, and recovering waste heat with thermoelectric systems / Science. - 2008. - V. 321.-P. 1457-1461.

121. Wei Z., Ni Z., Bi K. et al. Interfacial thermal resistance in multilayer graphene structures / Physics Letters A. - 2011. - V. 375. - P. 1195-1199.

122. Sun K., Stroscio M.A., Dutta M. Graphite C-axis thermal conductivity / Superlattices and Microstructures. - 2009. - V. 45. - P. 60-64.

123. Tersoff J. New empirical approach for the structure and energy of covalent system / Physical Review B. - 1988. - V. 37. - P. 6991-7000.

124. Tersoff J. Empirical interatomic potential for carbon, with applications to amorphous carbon / Physical Review Letters. - 1988. - V. 61. - P. 2879-2882.

125. Schelling P. K., Phillpot S.R., Keblinski P. Comparison of atomic-level simulation methods for computing thermal conductivity / Physical Review B. -2002. - V. 65. - P. 144306(1)-144306(12).

126. Золоухин А.А., Образцов A.H., Волков А.П. и др. Формирование наноразмерных углеродных материалов в газоразрядной плазме / Письма в ЖТФ. - 2003. - Т. 29. - С. 58-63.

127. Золотухин А.А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ. - мат. наук, 2007.

128. Bishop R.H. Lab VIEW Student Edition (6th ed.). - USA, NJ: Prentice Hall, 2001.-505 p.

129. Горелик B.C., Умаров Б.С. Введение в спектроскопию комбинационного рассеяния света в кристаллах. - Душанбе: Дониш, 1982. - 288 с.

130. Hanfland М., Syassen К. A Raman study of diamond anvils under stress / Journal of Applied Physics. - 1985. - V. 57. - P. 2752-2756.

131. Tuinstra F., Koenig J.L. Raman spectrum of graphite / Journal of Chemical Physics. - 1970. - V. 53. - № 3. - P. 1126-1130.

132. Lespade P., Al-Jishi R., Dresselhaus M.S. Model for Raman scattering from incompletely graphitized carbons / Carbon. - 1982. - V. 5. - P. 427-431.

133. Lopez-Rios Т., Sandre E., Leclercq S. et al. Polyacetylene in diamond films evidenced by surface enhanced Raman scattering / Physical Review Letters. -1996. - V. 76. - P. 4935-4938.

134. Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Saito R., Jorio A. Raman spectroscopy of carbon nanotubes / Physics Reports. - 2005. - V. 409. - P. 47-99.

135. Malard L.M., Pimenta M.A., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S. Raman spectroscopy in graphene / Physics Reports. - 2009. - V. 473. - P. 51-87.

136. Kuznetsov V.L., Usoltseva A.N., Chuvilin A.L. Thermodynamic analysis of nucleation of carbon deposits on metal particles and its implications for the growth of carbon nanotubes / Physical Review B. - 2001. - V. 64. - P. 235401(1)-235401(7).

137. Lander J.J., Kern H.E., Beach A.L. Solubility and diffusion coefficient of carbon in nickel: reaction rates of nickel-carbon alloys with barium oxide / Journal of Applied Physics. - 1952. -V. 23. - P. 1305-1309.

138. Шулепов С.В. Физика углеродных материалов. - Челябинск: Металлургия, 1990. - 336 С.

139. Посон П. Химия металлоорганических соедининий. - М.: Мир, 1970. -С. 23.

140. Somorjai G.A. Introduction to Surface Chemistry and Catalysis. - New York: Wiley, 1994.-P. 602.

141. Abrahamson J. The surface energies of graphite / Carbon. - 1973. - V. 11 -P. 337-362.

142. Lee B.-J., Yu H.-Y., Jeong G.-H. Controlled synthesis of monolayer graphene toward transparent flexible conductive film application / Nanoscale Research Letters. - 2010. - V. 5. - P. 1768-1773.

143. Wert C.A. Diffusion coefficient of С in a-iron / Physical Review. - 1950. -V. 79.-P. 601-605.

144. Okamoto H. The C-Fe (carbon-iron) system / Journal of Phase Equilibria. -1992.-V. 13.-P. 543-565.

145. Таблицы физических величин. Справочник под редакцией Кикоина И.К. -М. Атомиздат, 1976. - С. 111-120.

146. Давыдов С.Ю. Оценка ангармонических характеристик однолистного графена при высоких температурах / Письма в ЖТФ. - 2011. - Т. 37. - С. 4248.

147. Bao W., Miao F., Chen Z. et al. Controlled ripple texturing of suspended graphene and ultrathin graphite membranes / Nature Nanotechnology. - 2009. -V.4.-P. -562-566.

148. Тюрнина A.B. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ. -мат. наук, 2010.

149. Золотухин А.А., Образцов А.Н., Устинов А.О. и др. Образование наноуглеродных пленочных материалов в газоразрядной плазме / ЖЭТФ. -2003. - Т. 124. - С. 1291-1297. -

150. Исмагилов P.P. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ. - мат. наук, 2011.

151. Delhaes P. Graphite and precursors // Gordon and Breach Science Publishers, P. 256, 2001.

152. Kellett E.A., Richards B.P. The c-axis thermal expansion of carbons and graphites / Journal of Applied Crystallography. - 1971. - V. 4. - P. 1-8.

153. Kampfrath Т., Perfetti L., Schapper F. et al. Strongly coupled optical phonons in the ultrafast dynamics of the electronic energy and current relaxation in graphite / Physical Review Letters. - 2005. - V. 95. - P. 187403(1)-187403(4).

154. Picard S., Burns D.T., Roger P. Determination of the specific heat capacity of a graphite sample using absolute and differential methods / Metrologia. - 2007. -V. 44. - P. 294-302.

155. Busey R.H., Giauqu W.F. The heat capacity of nickel from 15 to 300°K. Entropy and free energy functions / Journal of American Chemical Society. -1952.-V.74.-P. 3157-3158.

156. Schofiel F. H. Thermal and electrical conductivities of some pure metals / Proceedings of the Royal Society of London. - 1925. - V. A107. - P. 206-227.

157. Kuzmenko A. B., van Heumen E., Carbone F., van der Marel D. Universal optical conductance of graphite / Physical Review Letters. - 2008. - V. 100. - P. 117401(1)-117401(4).

158. Caffrey A.P., Hopkins P.E., Klopf J.M., Norris P.M. Nonequilibrium heating in metal films: an analytical and numerical analysis / Microscale Thermophysical Engineering. - 2005. - V. 9. - P. 365-377.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.