Тонкие и ультратонкие пленки графита и их гальваномагнитные свойства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат физико-математических наук Фирсов, Анатолий Александрович

• Фирсов, Анатолий Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Фирсов, Анатолий Александрович

Введение.

Глава 1. Графит и графен.

1.1. Структура графита.

1.2. Экспериментальные исследования графена.

1.3. Технология графена и варианты его применения.

Глава 2. Технология изготовления образцов.

2.1. Электронно-лучевая литография. Фотолитография.

2.2. Получение плёнок ультратонкого графита. Производство образцов для гальваномагнитных исследований.

Глава 3. Экспериментальное исследование ультратонкого графита и графена.

3.1. Электрический эффект поля в атомарно тонких углеродных плёнках.

3.2. Двумерный электронный и дырочный газы у поверхности графита.

3.3. Гальваномагнитные исследования графена.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Тонкие и ультратонкие пленки графита и их гальваномагнитные свойства»

Актуальность темы

Углероду и, в частности, такой его форме как графит, в последнее время уделяется очень много внимания. В основном, этот интерес вызван сравнительно недавними открытиями квазиодномерной и квазинольмерной его форм (нанотрубок и фуллеренов). Постоянные открытия их новых возможных применений не дают этому интересу угаснуть. На фоне такого изобилия информации о трёх формах графита (к двум упомянутым выше стоит добавить ещё трёхмерный случай) особенно выделяется практически полное, до недавнего времени, отсутствие данных о его двумерной (или квазидвумерной) форме. Все имевшиеся до недавнего времени публикации об экспериментальных исследованиях подобной системы сводились к нескольким работам. Сотни слоёв графита, извлеченных из кристалла, - это было самое близкое приближение к 2Б случаю. Такой пробел в исследовании этого щедрого на сюрпризы материала не мог не вызвать исследовательского интереса. Несколько лет назад, в рамках описываемой работы, впервые были получены плёнки толщиной всего в несколько атомарных слоёв графита, а также монослои кристалла графита (графен). Проведённые измерения транспортных свойств полученного материала показали, что по своим свойствам он является полуметаллом с малым перекрытием зоны проводимости и валентной зоны. Также наблюдался значительный по величине эффект поля и амбиполярный эффект Холла, что позволяет при помощи приложенного внешнего поля не только изменять проводимость материала, но и менять основной тип носителей заряда. Полученные результаты стимулировали дальнейшее исследование графена.

Наблюдение эффекта поля вместе с металлической проводимостью позволило предположить, что графен может быть интересен для микроэлектроники и наноэлектроники. Современная микроэлектроника находится в постоянном развитии. Основное стремление этой отрасли к миниатюризации стимулирует связанные с ней научные и технологические исследования. По мере того, как существующие на данный момент технологии и материалы приближаются к пределу своих возможностей, ведётся активное исследование новых материалов и принципов работы устройств. Полупроводниковые материалы, используемые в современной микроэлектронике, имеют некоторые принципиальные ограничения. Одно из основных - ограничение концентрации и подвижности носителей заряда. Применение цельнометаллических транзисторов, т.е. использование металла в качестве основного материала микроэлектроники, несомненно, положительно сказалось бы на быстродействии и других характеристиках устройств. Однако эта идея наталкивается на другие препятствия: невозможно управлять проводимостью «толстых» металлических пленок из-за того, что поле полностью экранируется уже на глубине не превышающей нанометра, а плёнки такой толщины использовать для этих целей практически невозможно, так как они крайне нестабильны. Исследования графена и ультратонкого графита (несколько атомарных слоёв) показали, что эти материалы удивительно стабильны - образцы демонстрировали воспроизводимые результаты на протяжении длительного времени, несмотря на то, что никаких особых мер для обеспечения их сохранности не принималось (образцы содержались при обычных окружающих условиях). Приняв также во внимание тот факт, что проводимостью графена и ультратонкого графита можно управлять при помощи внешнего электрического поля, можно сделать вывод, что эти материалы представляют несомненный интерес для микроэлектроники.

Цель и задачи работы

Целью настоящей работы являлось экспериментальное исследование транспортных свойств тонких и ультратонких (несколько атомарных слоёв) монокристаллических плёнок графита, а также свойств графена (монослой кристалла графита).

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

- отработать метод получения и контроля качества тонких графитовых плёнок,

- разработать технологию изготовления образцов контролируемой толщины и заданной формы, используя методы фото- и электронной литографии,

- исследовать влияние электрического и магнитного полей на транспортные свойства тонких плёнок графита.

Научная новизна работы:

• Впервые получен двумерный кристаллический материал - графен (один атомарный слой кристалла графита). Он получен путём механического расщепления кристалла графита.

• Установлено, что ультратонкий графит является двумерным полуметаллом и демонстрирует сильный амбиполярный эффект электрического поля.

• Исследованы свойства двумерных электронного и дырочного газов в приповерхностных слоях тонких плёнок графита (носители заряда индуцированы внешним электрическим полем).

• Обнаружено принципиальное отличие магниторезистивных свойств графена от аналогичных свойств ультратонких плёнок графита (аномальный целочисленный квантовый эффект Холла).

Практическая значимость работы

Методом механического расщепления получен уникальный квазидвумерный кристаллический материал - ультратонкий графит (а также монослой графита - графен), проводимостью которого можно управлять при помощи внешнего электрического поля. Так как он ещё обладает и металлической проводимостью, это делает его потенциально привлекательным материалом для микроэлектроники. С момента выхода первой статьи с материалами данной работы (2004г) наблюдается постоянный рост количества теоретических и экспериментальных публикаций на эту тему, так что можно ожидать (как это было в случае с нанотрубками) скорого появления разнообразных других, менее очевидных, но не менее интересных применений ультратонкого графита и графена, а также более производительных способов получения этих материалов.

Проведённые исследования транспортных свойств ультратонких плёнок графита, а также однослойных плёнок графита (графена), дают достаточно полное представление о двумерном газе носителей заряда в этом материале, что может быть использовано как для дальнейшего развития теории, так и для поиска практических применений этих плёнок.

Основные положения, выносимые на защиту

• Обнаружена возможность управления проводимостью тонких кристаллических плёнок графита при помощи внешнего электрического поля (амбиполярный эффект электрического поля).

• Определены массы электронов и дырок, индуцированных внешним электрическим полем в приповерхностных слоях тонких плёнок графита. Доказана двумерная природа газа носителей заряда.

• Обнаружено принципиальное отличие результатов магниторезистивных исследований графена от аналогичных результатов для ультратонких плёнок графита (аномальный целочисленный квантовый эффект Холла).

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на следующих научных конференциях:

- Nanotechnology in Carbon and Related Materials (Brighton, U.K., 2005);

- Electronic Properties of Two-Dimensional Systems and Modulated Semiconductor Structures (Albuquerque, New Mexico, USA, 2005);

- "NANOSTRUCTURES: Physics and Technology" (St. Petersburg, 2005);

- VII Российская конференция по физике полупроводников "Полупроводники-2005" (Москва, 2005);

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в четырёх журнальных статьях, а также тезисах конференций:

1. К. S. Novoselov, А. К. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. // Science, vol.306, p.666-669 (2004).

2. S. V. Morozov, K. S. Novoselov, F. Schedin, D. Jiang, A. A. Firsov, and A. K. Geim. Two-Dimensional Electron and Hole Gases at the Surface of Graphite. // Physical Review В 72,201401(R) (2005).

3. K. S. Novoselov, S. V. Morozov, A. K. Geim, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos and A. A. Firsov. Electronic Properties of Few-Layer Thin Films of Graphite. // 13th International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology". Ioffe Institute, p. 177-178 (2005).

4. A. N. Grigorenko, A. K. Geim, H. F. Gleeson, Y. Zhang, A. A. Firsov, I. Y. Khrushchev & J. Petrovic. Nanofabricated media with negative permeability at visible frequencies. Nature, vol.438, p.335-338 (2005).

5. К. S. Novoselov, А. К. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigorieva, S. V. Dubonos & А. A. Firsov. Two-Dimensional Gas of Massless Dirac Fermions in Graphene. // Nature, vol.43 8, p.l97-200 (2005).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и списка литературы. Диссертация изложена на 118 страницах, включает 38 рисунков. Список литературы содержит 100 источников.

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Фирсов, Анатолий Александрович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данной работы была отработана технология получения ультратонких плёнок графита и изготовления образцов для гальваномагнитных исследований. Также были проведены исследования транспортных свойств полученных плёнок в электрическом и магнитном полях. Основные выводы сформулированы следующим образом:

• Впервые методом многократного механического расщепления кристалла графита получен двумерный кристаллический материал -графен (монослой кристалла графита).

• Обнаружен аномальный целочисленный квантовый эффект Холла в графене.

• Установлено, что плёнки ультратонкого графита (плёнки толщиной в несколько слоев кристалла графита) являются полуметаллом с малым перекрытием зоны проводимости и валентной зоны. Обнаружено, что ультратонкий графит и графен демонстрируют значительный амбиполярный эффект электрического поля.

• Экспериментально определены массы электронов и дырок, индуцированных внешним электрическим полем в приповерхностных слоях тонких плёнок графита. Доказана двумерная природа газа носителей заряда.

Данная работа была выполнена в Институте проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН при помощи и содействии коллектива сотрудников, которым я приношу свою искреннюю благодарность.

Отдельно мне хотелось бы поблагодарить коллектив лаборатории «Физики и технологии мезоскопических структур», сотрудником которой я являюсь, и в особенности её заведующего и моего научного руководителя Дубоноса Сергея Валентиновича.

Часть работы была выполнена в Университете Манчестера. Я очень благодарен тем его сотрудникам, с которыми меня свела данная работа, за тёплый приём и всестороннюю помощь.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Фирсов, Анатолий Александрович, 2006 год

1. Toshiaki Enoki et.al., Graphite Intercalation Compounds and Applications. // Oxford University Press, USA, 456p. (2003).

2. Напр., Ebbesen, T. W. & Hiura, H. Graphene in 3-dimentions: Towards graphite origami. // Adv. Mater, vol.7, p.582-586, (1995).

3. Dresselhaus, M.S. & Dresselhaus, G. Intercalation compounds of graphite. // Advances in Physics, vol. 51, p.1-186 (2002).

4. Gusynin, V. P. & Sharapov, S. G. Unconventional integer quantum Hall effect in graphene. (http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0506575) (2005).

5. Peres, N. M. R., Guinea, F. & Castro Neto, A. H. Electronic properties of two dimensional carbon, (http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0506709) (2005).

6. Hugh O. Pierson. Handbook of carbon, graphite, diamond and fiillerenes: properties, processing and applications. // Noyes Publications, New York, 405p. (1995).

7. K. S. Novoselov, E. McCann, S. V. Morozov, V. I. Fal'ko, M. I. Katsnelson, U. Zeitler, D. Jiang, F. Schedin and A. K. Geim. Unconventional quantum Hall effect and Berry's phase of 2я in bilayer graphene. // Nature physics, vol.2, p. 177-180 (2006).

8. Prange, R. E. & Girvin, S. M. The Quantum Hall Effect. // Springer, New York, 400p. (1990).

9. Macdonald, A. H. Quantum Hall Effect: A Perspective. // Kluwer Academic, Dordrecht, 296p. (1990).

10. McClure, J.W. Diamagnetism of graphite. // Phys. Rev., vol.104, p.666-671 (1956).

11. Haldane, F. D. M. Model for a quantum Hall effect without Landau levels: Condensed-matter realization of the 'parity anomaly'. // Phys. Rev. Lett., vol.61, p.2015-2018 (1988).

12. Peres, N. M. R., Guinea, F. & Castro Neto, A. H. Electronic properties of two-dimensional carbon, (http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0506709) (2005).

13. M. I. Katsnelson, K. S. Novoselov and A. K. Geim. Chiral tunnelling and the Klein paradox in graphene. //Nature physics, vol. 2, p.620-625 (2006).

14. Kaburagi, Y.; Yoshida, A.; Hishiyama. Microtexture of highly crystallized graphite as studied by galvanomagnetic properties and electron channeling contrast effect. // Journal of Materials Research, vol.11, p.769-778 (1996).

15. Javey, A.; Guo, J.; Wang, Q.; Lundstrom, M.; Dai, H. Ballistic Carbon Nanotube Field-Effect Transistors. // Nature vol.424, p.654-658 (2003).

16. Wakabayashi, K. Electronic Transport Properties of Nano-Graphite Ribbon Junctions. // Phys. Rev. B, vol.64, p.l25428(l)- 125428(15) (2001).

17. Nakada, K.; Fujita, M.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. Edge state in graphene ribbons: Nanometer size effect and edge shape dependence. // Phys. Rev. B, vol.54, p.17954-17961 (1996).

18. Bommel, A. V.; Crombeen, J.; Tooren, A. V. LEED and Auger electron observations of the SiC (0001) surface. // Surf. Sci., vol.48, p. 463-472 (1975).

19. Forbeaux, I.; Themlin, J.-M.; Debever, J.-M. Heteroepitaxial graphite on 6H-SiC(0001): Interface formation through conduction-band electronic structure. // Phys. Rev. B, vol.58, p.16396-16406 (1998).

20. Ramachandran, V.; Brady, M. F.; Smith, A. R.; Feenstra, R. M.; Greve, D. W. J. Preparation of Atomically Flat Surfaces of Silicon Carbide Using Hydrogen Etching. // Elec. Mater., vol.27, p.308-312 (1998).

21. Hongki Min, J. E. Hill, N. A. Sinitsyn, B. R. Sahu, Leonard Kleinman, and A. H. MacDonald. Intrinsic and Rashba spin-orbit interactions in graphene sheets. // Phys. Rev. B, vol.74, p.165310-165314 (2006).

22. Tanuma, S.; Powell, C. J.; Penn, D. R. Calculations of Electron Inelastic Mean Free Paths II. Data for 27 Elements over the 50-2000 eV Range. // Surf. Interface Anal., vol.17, p.911-926 (1991).

23. Tanuma, S.; Powell, C. J.; Penn, D. R. Calculations of Electron Inelastic Mean Free Paths III. Data for 15 Inorganic Compounds over the 50-2000 eV. // Surf. Interface Anal., vol.17, p.927-939 (1991).

24. I. Forbeaux, J. M. Themlin, A. Charrier, F. Thibaudau, and J. M. Debever. Solid-state graphitization mechanisms of silicon carbide 6H-SiC polar faces. //Appl. Surf. Sci., vol.162/163, p.406-412 (2000).

25. M. Kusunoki, T. Suzuki, T. Hirayama, N. Shibata, and K. Kanek. A formation mechanism of carbon nanotube films on SiC(0001). // Appl. Phys. Lett., vol.77, p.531-533 (2000).

26. J. Hass, C. A. Jeffrey, R. Feng, T. Li, X. Li, Z. Song, C. Berger, W. A. de Heer, P. N. First, and E. H. Conrad. Highly-ordered graphene for two dimensional electronics. // (http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0604206) (2006).

27. C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A. N. Marchenkov. Electronic Confinement and Coherence in Patterned Epitaxial Graphene. // Science, vol.312, p.l 191-1196 (2006).

28. Xuekun Lu, Hui Huang, Nikolay Nemchuk, and Rodney S.Ruoff. Pattering of highly oriented pyrolytic graphite by oxygen plasma etching. // Applied Physics Letters, vol.75(2), p.193-195 (1999).

29. X. Lu, M. Yu, H. Huang, and S.R. Ruoff. Tailoring graphite with the goal of achieving single sheets. //Nanotechnology, vol.10, p.269-272 (1999).

30. D.L. Patrick, V.J. Cee, and T.P. Beebe, Jr. "Molecule Corrals" for Studies ofMonolayer Organic Films. // Science, vol.265, p.231-234 (1994).

31. H. Itoh, T. Ichinose, C. Oshima and T. Ichinokawa. Scanning tunneling microscopy of monolayer graphite epitaxially grown on a TiC(lll) surface. // Surf. Sei. Lett., vol.254, p.L437-L442 (1991).

32. L. M. Viculis, J. J. Jack, and R. B. Kaner. A chemical route to carbon nanoscrolls. // Science, vol.299(5611), p.1361 (2003).

33. K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. // Science, vol.306, p.666-669 (2004).

34. Yuanbo Zhang, Joshua P. Small, William V. Pontius, and Philip Kim. Fabrication and Electric Field Dependent Transport Measurements of Mesoscopic Graphite Devices. // (http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0410314) (2004).

35. A. C. Ferrari, J. C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, Da Jiang, K. S. Novoselov, S. Roth, and A. K. Geim. The Raman Fingerprint of Graphene. // (http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0606284) (2006).

36. Sasha Stankovich, Dmitriy A. Dikin, Geoffrey H. B. Dommett, Kevin M. Kohlhaas, Eric J. Zimney, Eric A. Stach, Richard D. Piner, SonBinh T. Nguyen & Rodney S. Ruoff. Graphene-based composite materials. // Nature, vol. 442, p.282-286 (2006).

37. K. S. Novoselov, D. Jiang, F. Schedin, T. J. Booth, V. V. Khotkevich, S. V. Morozov, and A. K. Geim. Two-dimensional atomic crystals. // PNAS, vol. 102, no.30, p. 10451-10453 (2005).

38. Kroto, H. W., Fischer, J. E.&Cox, D. E., eds. The Fullerenes. // Pergamon, Oxford, 324p. (1993).

39. Iijima, S. Helical microtubules of graphitic carbon. // Nature, vol.354, p.56-58 (1991).

40. Chopra, N. G., Luyken, R. J., Cherrey, K., Crespi, V. H., Cohen, M. L., Louie, S. G. & Zettl, A. Boron nitride nanotubes. // Science, vol.269, p.966-967 (1995).

41. Tenne, R., Margulis, L., Genut, M. & Hodes, G. Polyhedral and cylindrical structures of tungsten disulphide. // Nature vol.360, p.444-446 (1992).

42. Shioyama, H. Cleavage of graphite to grapheme. // J. Mater. Sci. Lett., vol.20, p.499-500 (2001).

43. Horiuchi, S., Gotou, T., Fujiwara, M., Asaka, T., Yokosawa, T. & Matsui, Y. Single graphene sheet detected in a carbon nanofilm. // Appl. Phys. Lett., vol.84, p.2403-2405 (2004).

44. Ohashi, Y., Hironaka, T., Kubo, T. & Shiiki, K. Size Effect in the Inplane Electric Resistivity of Very Thin Graphite Crystals. // Tanso, vol.180, p.235-238 (1997).

45. Zhang, Y., Small, J. P., Amori, M. E. S. & Kim, P. Fabrication and Electric Field Dependent Transport Measurements of Mesoscopic Graphite Devices. //Appl. Phys. Lett., vol.86, p.073104 (2005).

46. Bunch, J. S., Yaish, Y., Brink, M., Bolotin, K. & McEuen, P. L. Coulomb Oscillations and Hall Effect in Quasi-2D Graphite Quantum Dots. // Nano Lett., vol.5, p.287-290 (2005).

47. Slot, E., Hoist, M. A., van der Zant, H. S. J. & Zaitzev-Zotov, S. V. One-Dimensional Conduction in Charge-Density-Wave Nanowires. // Phys. Rev. Lett., vol.93, p. 176602 (2004).

48. Shaw, T. M., Shivashankar, S. A., La Placa, S. J., Cuomo, J. J., McGuire, T. R., Roy, R. A., Kelleher, K. H. & Yee, D. S. Incommensurate structure in the Bi-Sr-Ca-Cu-0 80-K superconductor. // Phys. Rev. B Condens. Matter., vol.37, p.9856-9859 (1988).

49. Zheng, L. X., O'Connell, M. J., Doom, S. K., Liao, X. Z., Zhao, Y. H., Akhadov, E. A., Hoffbauer, M. A., Roop, B. J., Jia, Q. X., Dye, R. C., et al. Ultralong single-wall carbon nanotubes. // Nat. Mater., vol.3, p.673-676 (2004).

50. Aristov V.V., Gaifullin B.N., Raith H.F., Svintsov A.A., Zaitsev S.I. and Jede R. Proximity correction in electron lithography with guaranteed accuracy after development. // J.Vac.Sci. & Technol. B, vol.l0(6), p.2459 (1992).

51. L.I. Aparshina, S.V Dubonos, S.V. Maksimov, A.A. Svintsov, and S.I. Zaitsev. Energy dependence of proximity parameters investigated by fitting before measurement test. // J.Vac.Sci.&Technol.B, vol.l5(6), p.2298 (1997).

52. S.V Dubonos, B.N. Gaifullin, H.F. Raith, A.A. Svintsov, S.I. Zaitsev. Evaluation, Verification and Error Determination of Proximity Parameters a, p and ti in Electron Beam Lithigraphy. // Microelectronic Engineering, vol.21 p.293-296 (1993).

53. M. Guggisberg et al. Separation of interactions by noncontact force microscopy. // Phys. Rev. B, vol.61, p. 11151 -11155 (2000).

54. K. Harigaya, Y. Kobayashi, K. Takai, J. Ravier, T. Enoki. Novel electronic wave interference patterns in nanographene sheets. // J. Phys. Cond. Mat., vol.14, L605-L611 (2002).

55. J.N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces. // Academic press, London, 355p. (1991).

56. C. D. Dimitrakopoulos, D. J. Mascaro. Organic thin-film transistors: A review of recent advances. // IBM J. Res. Dev., vol.45, p.l 1 (2001).

57. S. V. Rotkin, K. Hess. Possibility of a metallic field-effect transistor. // Appl. Phys. Lett., vol.84, p.3139-3141 (2004).

58. A. V. Butenko, D. Shvarts, V. Sandomirsky, Y. Schlesinger. Hall constant in quantum-sized semimetal Bi films: Electric field effect influence. // J. Appl. Phys., vol.88, p.2634-2640 (2000).

59. I. L. Spain, Electronic transport properties of graphite, carbons, and related materials, in Chemistry and Physics of Carbon, edited by P. L. Walker & P. A. Thrower // Dekker, New York, vol.16, p.l 19-304 (1981).

60. O. A. Shenderova, V. V. Zhirnov, D. W. Brenner. Carbon Nanostructures. // Crit. Rev. Solid State Mater. Sci., vol.27, p.227-356 (2002).

61. A. Krishnan et al. Graphitic cones and the nucleation of curved carbon surfaces. // Nature, vol.388, p.451-454 (1997).

62. E. Dujardin, T. Thio, H. Lezec, T. W. Ebbesen. Fabrication of mesoscopic devices from graphite microdiscs. // Appl. Phys. Lett., vol.79, p.2474-2476 (2001).

63. A. M. Affoune et al. Experimental evidence of a single nano-graphene. // Chem. Phys. Lett., vol.348, p. 17-20 (2001).

64. J. Kong et al. Nanotube Molecular Wires as Chemical Sensors. // Science, vol.287, p.622-625 (2000).

65. M. Kruger, I. Widmer, T. Nussbaumer, M. Buitelaar, C. Schonenberger. Sensitivity of single multiwalled carbon nanotubes to the environment. // N. J. Phys., vol.5, p. 138 (2003).

66. M. R. Stan, P. D. Franzon, S. C. Goldstein, J. C. Lach, M. M. Zeigler. Molecular Electronics: From Devices and Interconnects to Circuits and Architecture. //Proc. IEEE, vol.91, no.l 1 (2003).

67. T. Ando, A. B. Fowler, and F. Stern. Electronic properties of two-dimensional systems. // Rev. Mod. Phys., vol.54, p.437-672 (1982).

68. A. V. Butenko, Dm. Shvarts, V. Sandomirsky, and Y. Schlesinger. The cause of the anomalously small electric field effect in thin films of Bi. // Appl. Phys. Lett., vol.75, p.1628-1630 (1999).

69. A. Vaknin, Z. Ovadyahu, and M. Pollak. Nonequilibrium field effect and memory in the electron glass. // Phys. Rev. B, vol.65, p.134208 (2002).

70. J. H. Schon, Ch. Kloc, T. Siegrist, M. Steigerwald, C. Svensson, and B. Batlogg. Superconductivity in single crystals of the fiillerene C70. // Nature, vol.413, p.813-833 (2001).

71. P. B. Visscher and L. M. Falicov. Dielectric Screening in a Layered Electron Gas. // Phys. Rev. B, vol.3, p.2541-2547 (1971).

72. V. P. Gusynin and S. G. Sharapov, Magnetic oscillations in planar systems with the Dirac-like spectrum of quasiparticle excitations. Phys. Rev. B, vol.71, p.125124 (2005).

73. Y. Ohashi, T. Hironaka, T. Kubo, and K. Shiiki. Magnetoresistance Effect of Thin Films Made of Single Graphite Crystals. // Tanso, vol.195, p.410-413 (2000).

74. H. Kempa and P. Esquinazi. A Field-Effect Transistor from Graphite: No Effect of Low Gate Fields. // (http://lanl.arxiv.org/abs/cond-mat/0304105) (2003).

75. Y. Kopelevich, J. H. S. Torres, R. R. da Silva, F. Mrowka, H. Kempa, and P. Esquinazi. Reentrant Metallic Behavior of Graphite in the Quantum Limit. // Phys. Rev. Lett, vol.90, p. 156402 (2003).

76. I. A. Luk'yanchuk and Y. Kopelevich, . Phase analysis of quantum oscillations in graphite. // Phys. Rev. Lett., vol.93, p. 166402 (2004).

77. N. B. Brandt, S. M. Chudinov, and Y. G. Ponomarev, Semimetals I: Graphite and its Compounds. //North-Holland, Amsterdam, 234p. (1988).

78. R. 0. Dillon, I. L. Spain, and J. W. McClure. Electronic energy band parameters of graphite and their dependence on pressure, temperature and acceptor concentration. // J. Phys. Chem. Solids, vol.38, p.635-645 (1977).

79. Rose, M. E. Relativistic Electron Theory. // Wiley, New York, 236p. (1961).

80. Berestetskii, V. B., Lifshitz, E. M. & Pitaevskii, L. P. Relativistic Quantum Theory. // Pergamon, Oxford, 239p. (1971).

81. Lai, D. Matter in strong magnetic fields. // Rev. Mod. Phys., vol.73, p.629—662 (2001).

82. Fradkin, E. Field Theories of Condensed Matter Systems. // Westview, Oxford, 147p. (1997).

83. Volovik, G. E. The Universe in a Helium Droplet. // Clarendon, Oxford, 303p. (2003).

84. Zhang, Y., Small, J. P., Amori, M. E. S. & Kim, P. Electric field modulation of galvanomagnetic properties of mesoscopic graphite. // Phys. Rev. Lett., vol.94, p. 176803 (2005).

85. Vonsovsky, S. V. & Katsnelson, M. I. Quantum Solid State Physics // Springer, New York, 323p. (1989).

86. Zheng, Y. & Ando, T. Hall conductivity of a two-dimensional graphite system. // Phys. Rev., B vol.65, p.245420 (2002).

87. Kaku, M. Introduction to Superstrings. // Springer, New York, 249p. (1988).

88. Nakahara, M. Geometry, Topology and Physics. // IOP, Bristol, 215p. (1990).

89. Mikitik, G. P. & Sharlai, Yu. V. Manifestation of Berry's phase in metal physics. // Phys. Rev. Lett., vol.82, p2147-2150 (1999).

90. Abrahams, E., Anderson, P. W., Licciardello, D. C. & Ramakrishnan, T. V. Scaling theory of localization: Absence of quantum diffusion in two dimensions. //Phys. Rev. Lett., vol.42, p.673—676 (1979).

91. Fradkin, E. Critical behaviour of disordered degenerate semiconductors. //Phys. Rev. B, vol.33, p.3263-3268 (1986).

92. N. M. R. Peres, A. H. Castro Neto, F. Guinea. Dirac fermion confinement in graphene. // Phys. Rev. B, vol.73, p.241403(R)- 241406(R) (2006).

93. K. Ziegler. Robust Transport Properties in Graphene. // (http://lanl.aixiv.org/abs/cond-mat/0604537) (2006).

94. Lee, P. A. Localized states in a d-wave superconductor. // Phys. Rev. Lett., vol.71, p.l 887-1890 (1993).

95. Ziegler, K. Derealization of 2D Dirac fermions: The role of a broken symmetry. // Phys. Rev. Lett., vol.80, p.3113-3116 (1998).

96. Mott, N. F. & Davis, E. A. Electron Processes in Non-Crystalline Materials. // Clarendon, Oxford, 215p. (1979).

97. Morita, Y. & Hatsugai, Y. Near critical states of random Dirac fermions. // Phys. Rev. Lett., vol.79, p.3728-3731 (1997).

98. Nersesyan, A. A., Tsvelik, A. M. & Wenger, F. Disorder effects in two dimensional d-wave superconductors. // Phys. Rev. Lett., vol.72, p.2628-2631 (1997).