Features of the Electrical Characteristics of an Octagraphene Nanotube

Abstract

Електронний транспорт в графенових та октаграфенових нанотрубках приблизно з однаковими геометричними розмірами (діаметрами 7,08 Å та 7,15 Å та довжинами 41,2 Å та 39,92 Å відповідно) був досліджений у рамках функціональної теорії густини (у наближенні локальної густини) та методу нерівноважних функцій Гріна (DFT + NEGF). Розраховані спектри пропускання, густина станів, вольтамперні характеристики dI/dV для графенових та октаграфенових нанотрубок. Показано, що за природою вольт-амперних характеристик, графенова нанотрубка має напівпровідникові властивості, а октаграфенова нанотрубка – металеві властивості. Було виявлено, що спектр dI/dV демонструє рівновіддалений ряд диференціальних провідностей кулонівського походження. Показано, що при резонансній напрузі особливості диференціальних провідностей у вигляді максимуму в графеновій нанотрубці супроводжуються мінімумом в октаграфеновій нанотрубці. Було встановлено, що амплітуди диференціальної провідності у вигляді рівновіддаленого ряду графенових нанотрубок зменшуються експоненціально, тоді як для октаграфенових нанотрубок вони експоненціально збільшуються. Результати можуть бути корисними для обчислення нових перспективних електронних комутаційних нанопристроїв.

In the framework of the density functional theory (in the local density approximation) and the method of nonequilibrium Green functions (DFT + NEGF), electron transport in graphene and octagraphene nanotubes with approximately the same geometric dimensions (with diameters of 7.08 Å and 7.15 Å and lengths of 41.2 Å and 39.92 Å, respectively) was studied. The transmission spectra, the density of states, current-voltage dI/dV characteristics of graphene and octagraphene nanotubes are calculated. It is shown that, by the nature of the current-voltage characteristic, a graphene nanotube has semiconductor properties, and an octagraphene nanotube has metallic properties. It was revealed that the dI/dV spectrum shows an equidistant series of differential conductivity of Coulomb origin. It is shown that, at resonance voltage, the features of differential conductivity in the form of a maximum in a graphene nanotube are accompanied by a minimum in an octagraphene nanotube. It was found that the amplitudes of the differential conductivity in the form of an equidistant series of graphene nanotubes decrease exponentially, while those of octagraphene nanotubes increase exponentially. The results can be useful for calculating new promising electronic switching nanodevices.