Компьютерное моделирование электрических характеристик графенового кластера с дефектами Стоуна-Уэльса

Abstract

В рамках теории функционала плотности с применением метода неравновесных гриновских функций и в приближении локальной плотности исследованы электрические характеристики различных конфигураций графена с дефектом Стоуна-Уэльса. Расчет реализован в программе Atomistix ToolKit with Virtual NanoLab. Рассчитаны вольтамперные, dI/dV-характеристики, спектр пропускания и плотность состояний рассматриваемых наноструктур. При энергии ~0,5 эВ на плотности состояний возникает полоса, состоящая из двух пиков, характерные для дефектов Стоуна-Уэльса. Эта «дефектная полоса» может быть полезной для распознавания подобных дефектов, а также для определения их концентрации в графеновой пленке. Показано, что на вольтамперных характеристиках дефектных графеновых структур проявляется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, возможно обусловленный резонансным туннелированием квазичастиц. Эти же изменения наблюдаются и на dI/dV-характеристике. Полученные результаты могут быть полезными для расчетов новых перспективных электронных приборов наноэлектроники на основе графена.

In the framework of the density functional theory, using the method of nonequilibrium Green's functions and in the local density approximation, the electrical characteristics of various configurations of graphene with a Stone-Wales defect are investigated. The calculation is implemented in the Atomistix ToolKit with Virtual NanoLab program. The current-voltage, dI/dV-characteristics, the transmission spectrum and the density of states of the nanostructures under consideration are calculated. At an energy of ~0.5 eV, a band consisting of two peaks, characteristic for Stone-Wales defects, appears on the density of states. This "defect band" can be useful for recognizing such defects, as well as for determining their concentration in a graphene film. It is shown that on the current-voltage characteristics of defective graphene structures, a region with a negative differential resistance appears, possibly due to resonant tunneling of quasipart icles. The same changes are also observed on the dI/dV-characteristic. The obtained results can be useful for calculations of new promising electronic devices of nanoelectronics based on graphene.