Электронная структура и физические свойства интерфейсов графен/MeO (Me=Al, Mn) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Ершов, Игорь Владимирович

  • Ершов, Игорь Владимирович
  • кандидат физико-математических науккандидат физико-математических наук
  • 2012, Ростов-на-Дону
  • Специальность ВАК РФ01.04.07
  • Количество страниц 217
Ершов, Игорь Владимирович. Электронная структура и физические свойства интерфейсов графен/MeO (Me=Al, Mn): дис. кандидат физико-математических наук: 01.04.07 - Физика конденсированного состояния. Ростов-на-Дону. 2012. 217 с.

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Ершов, Игорь Владимирович

Оглавление

Введение

1. Строение, физические свойства, методы синтеза и исследования перспективных планарных углеродных структур

1.1. Методы синтеза

1.2. Методы исследования из первых принципов

1.3. Экспериментальные методы исследования поверхностей и интерфейсов

2. Физические основы зонных расчетов ЗБ и 20 структур в рамках теории функционала плотности

2.1. Приближение Кона-Шэма

2.1.1. Функционалы полной энергии

2.1.2. Процедура самосогласования

2.1.3. Явные функционалы полной энергии

2.2. Плоские волны. Энергия обрезания

2.3. Формализм псевдопотенциала в расчетах с использованием плоских волн

2.3.1. Ультрамягкие псевдопотенциалы

2.4. Метод присоединенных волн с использованием проекционных функций

2.4.1. Электронная плотность

2.4.2. Полная энергия

2.4.3. Оператор Гамильтона

2.5. Обменно-корреляционные функционалы в приближении Кона-Шэма

2.5.1. Приближение локальной плотности

2.5.2. Обобщенное градиентное приближение

2.5.3. Гибридные функционалы

2.6. Модель двухпериодической и трехпериодической пластины

3. Конструирование и тестирование модельных псевдопотенциалов и

РА^У-эффективных потенциалов

3.1 Процедура построения и тестирования атомного псевдопотенциала

3.1.1. Углерод

2

3.1.2. Кислород

3.1.3. Марганец

3.2. Методика проведения расчетов

3.3. Расчет простых углеродных структур с использованием сконструированных эффективных потенциалов

3.3.1. Алмаз

3.3.2. Графит

3.3.3. Графен

3.3.4. Двухмонослойный графен

4. Атомная структура и электронные свойства поверхностей (0001) а-А1203 и их

интерфейсов с графеном

4.1 Объемные свойства кристалла а-А1203 по данным ab initio расчетов

4.2. Структурные и электронные свойства поверхности (0001) а-А12Оз

4.3. Адсорбция водорода на поверхности (0001) а-А1203

4.4. Интерфейс графен/а-А1203 (0001)

4.5. Двойной слой графена на а-А1203(0001)

5. Исследование полярных и неполярных поверхностей монооксида марганца и его интерфейсов с графеном

5.1. Объемные свойства МпО

5.2. Структурные и электронные свойства поверхности МпО (001)

5.3. Свойства поверхности МпО (111)

5.4. Атомная структура и электронные свойства интерфейсов графен/МпО(111)

5.5. Атомная структура и электронные свойства

интерфейса Графен/Мп0(001)

Заключение

Список цитированной литературы

Список публикаций автора

Приложение. Итерационная диагонализация

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

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электронная структура и физические свойства интерфейсов графен/MeO (Me=Al, Mn)»

Введение

Актуальность темы. В последние годы большой интерес для исследований представляют такие недавно открытые углеродные планарные структуры, как однослойный и многослойный графен, а также интерфейсы графен/диэлектрик, графен/полупроводник и графен/ферромагнитный металл. Данный интерес вызван, прежде всего, открытием в 2004 году кристаллитов графена и возможностью использовать его уникальные свойства [1 - 5]. С точки зрения практического применения, графен, прежде всего, интересен как материал для создания

наноэлектронных устройств. Высокая подвижность носителей заряда (порядка

2 11

15000 см В" *с" при комнатной температуре) [1, 6] и легкость присоединения электродов, сделали графен одним из главных кандидатов на роль основного материала посткремниевой электроники. Являясь двумерной системой, графен обеспечивает абсолютный предел миниатюризации, по крайней мере, в одном измерении, и идеальным образом подходит к современным планарным технологиям создания интегральных схем с помощью стандартных способов нано-литографии [4], что было бы невозможно при использовании, например, углеродных нанотрубок.

Наиболее вероятный путь использования удивительных свойств графена лежит в создании композиционных материалов, например, широко используемых в электронике и спинтронике многослойных систем - гетероструктур [А1, А2, А5] . Поскольку графен является двумерным материалом, состоящим из атомного слоя углерода, его электронные, магнитные и оптические свойства сильно зависят от выбора подложки. За последние несколько лет успешно синтезированы и исследованы графеновые слои на поверхности многих металлов, в частности № (на разных гранях (111), (110), (311) и (771)) [7 - 11], Pd(100), Pd(lll), Мо(110), Pt(lll) и Ir(lll), карбидах [12, 13], и оксидах [14 - 16] т.е. на подложках с разной кристаллогеометрией поверхности, что говорит об актуальности данной проблемы. Кроме того, к настоящему времени имеется ряд теоретических работ, в которых с помощью квантово-механических методов исследованы свойства графена на различных металлических и диэлектрических

подложках [8, 17, 18, 19]. Одной из важных задач при изучении графена является определение степени его взаимодействия с подложкой, а также влияние этой подложки на зонный спектр графена. В некоторых случаях необходимо иметь подложку, которая не будет влиять на зонный спектр и свойства осажденного графена [16], в других наоборот, подложка необходима для модификации зонной структуры.

Известно, что одним из возможных применений графена в наноэлектрони-ке является его использование в составе баллистического полевого транзистора [1, 20, 21]. При создании такого устройства однослойный графен нельзя использовать напрямую, так как данный материал не имеет запрещенной полосы энергий. Таким образом, для применения в электронике необходимо создать в графене запрещенную полосу достаточной ширины. Для достижения этой цели предлагается несколько подходов. Один из возможных способов - создание тонких полос графена, в которых запрещенная полоса появляется благодаря квантово-размерному эффекту [22]. Однако не все такие полосы обладают запрещенной полосой, кроме того, невозможно добиться атомарной точности при формировании полос с помощью литографии. В качестве другого способа формирования запрещенной полосы рассматривается формирование двойного графенового слоя (бислоя) [23]. К остальным возможным способам модификации зонной структуры графена относятся пассивация ненасыщенных я-связей а также изменение зонного спектра под воздействием подложки. Последняя возможность кажется наиболее привлекательной, поскольку требует наименьшего количества высокоточных технических манипуляций с графеновым слоем.

Недавно в работах [17, 18, 24] было показано, что электронная структура графена может быть сильно модифицирована при контакте с различными поверхностями таких диэлектриков как 8Ю2, 8Ю, ВЫ, А1203. Выбор контакта гра-фен/диэлектрик связан с тем, что такой контакт может являться составным элементом МОП (металл-оксид-полупроводник) полевого транзистора, где в качестве полупроводника выступает графен. Если подложка воздействует на зонную структуру графена таким образом, что в спектре появляется запрещен-

ная полоса, то данный материал может одновременно выполнять и функцию подзатворного диэлектрика. Та часть диэлектрика, которая покрыта графеном, может служить в качестве активной области, в то время как непокрытые области будут выполнять функции истока и стока. Учитывая высокую подвижность носителей заряда в графене (по сравнению с кремнием) можно предположить, что такое устройство будет иметь очень высокое быстродействие. В свете сказанного выше, необходимо особое внимание уделить выбору диэлектрика для покрытия графеном. Такой диэлектрик должен обладать рядом свойств. Базовым диэлектриком в современной кремниевой микроэлектронике является оксид кремния (8Ю2), который долгое время использовался в качестве подзатворного диэлектрика в МДП-полевых транзисторах. В условиях современного производства интегральных микросхем в рамках 45-нм и 32-нм техпроцесса использование оксида кремния не представляется возможным, так как при требуемой толщине диэлектрика менее 1 нм будут существовать неприемлемо большие токи утечки из инверсионного канала на затвор. Данная проблема связана с относительно небольшой диэлектрической проницаемостью 8Ю2 (г = 3,9). В настоящее время в качестве подзатворного диэлектрика используется оксинитрид кремния (8Юх]\[у) (г ~ 5). Однако существует целый ряд так называемых диэлектриков с высокой диэлектрической проницаемостью (е > 10). Одним из кандидатов на роль замены оксида кремния в МОП-структурах с использованием графена может стать оксид алюминия А1203.

На сегодняшний день существует малое количество работ, посвященных изучению пленок графена на а-А1203. Следует отметить экспериментальные работы, в которых графен был получен на сапфире методом отслаивания [14, 15] и изучен с помощью АСМ-микроскопии. В работе [25] было обнаружено семикратное возрастание межэлектродной проводимости в интерфейсе по сравнению с подложкой 8Ю2/8ь В работе [26] был создан МОП-полевой транзистор на основе графена с А120з в качестве подзатворного диэлектрика. Авторы показали, что подвижность носителей в таком устройстве составляет величину более 8000 см2,В"1х"1 при комнатной температуре, что является очень хо-

рошим результатом (подвижность в свободном графене при комнатной темпе-

2 11

ратуре начинается с 10000-15000 см В" -с" ). В то же время, на данный момент практически нет работ, посвященных теоретическому изучению интерфейса графен/а-А12Оз. Следует отметить только работу [18] где с помощью теории функционала плотности была изучена зонная структура интерфейса с поверхностью сапфира, ограниченной кислородом. Для понимания физики процессов, происходящих в интерфейсах графен/оксид и в частности в интерфейсе гра-фен/а-А120з необходимо всесторонне изучить электронные и структурные свойства такого интерфейса. Неполнота экспериментальных и особенно теоретических данных о природе взаимодействия между графеновыми покрытиями и различными ультратонкими слоями, об особенностях электронного состояния в валентной зоне и на уровне Ферми в двумерных структурах явились поводом к теоретическому изучению особенностей электронной структуры и свойств интерфейса графен/а-А1203 в диссертационной работе.

Благодаря своим уникальным свойствам графен является привлекательным кандидатом в материалы для реализации электронных устройств, принципиально отличающихся от стандартных [4]. Например, графен может найти применение при создании элементной базы спинтроники [27, 28], в которой для передачи сигналов используется спиновая степень свободы электронов. Очень малая спин-орбитальная связь, большая подвижность зарядов и длина спиновой релаксации в графене делают возможным спиновый транспорт на субмикронных расстояниях при комнатной температуре [29, 30]. Недавно, в работе [31] был предложен спиновый полевой транзистор, в котором в качестве канала выступает графеновая нанополоса. Также в литературе обоснован механизм избирательной проводимости для разных направлений спинов в графене под воздействием внешнего электрического поля [32]. Магнитные наноструктуры на основе графена также могут с успехом применяться как компоненты магниторезистивных контактов, где графен выступает в качестве немагнитной прослойки между ферромагнитными металлическими слоями [33]. Среди многих уникальных свойств следует отметить собственный магнетизм нанострук-

тур на основе графена, возникающий в результате топологических дефектов, адсорбатов, допирования и размерных эффектов [34 - 36]. Для изучения магнитных свойств графена привлекательной возможностью является выращивание или осаждение эпитаксиального графена на поверхности диэлектрических подложек (например 81С [37, 38]). При возникновении химической связи с такой подложкой происходит искажение л-зон графена, что ведет к возникновению локализованных состояний на уровне Ферми. Эти состояния поляризуются благодаря электрон-электронному обменному взаимодействию, что приводит к возникновению зонного магнетизма [35, 36, 39]. Повышенный интерес для исследований представляет интерфейс графен/ферромагнитный металл, благодаря возможности использования эффектов спиновой фильтрации и гигантского магнетосопротивления [8, 40 - 43]. Однако необходимо отметить, что в настоящее время практически нет работ, посвященных изучению графеново-го интерфейса с антиферромагнитными материалами. Магнетизм в интерфейсе графен/антиферромагнитный оксид может оказаться перспективным с точки зрения применения в устройствах спинтроники.

Возросший в последнее время интерес к теоретическим и экспериментальным исследованиям свойств монооксида марганца [44 - 50] связан с возможностью применения его в устройствах накопления информации и спинтроники. Среди оксидов переходных 3 ¿/-металлов МпО интересен благодаря высокоспи-

5 9+

новому основному состоянию Зй? -конфигурации иона Мп . Поэтому МпО может быть хорошей модельной системой для изучения спиновой зависимости или магнитного взаимодействия электронной подсистемы поверхности магнетика. Так, например, полярная поверхность МпО(111) представляет интерес с точки зрения изучения свойств интерфейса графен/МпО(111) благодаря гексагональной симметрии, в то же время поверхность Мп0(001) может также рассматриваться в качестве подложки для моделирования процессов адсорбции графена с дефектами структуры [А4, А6, А7]. Следует отметить, что теоретическое изучение полярных поверхностей диэлектриков, связано с определенными трудностями. До настоящего времени не до конца выяснены механизмы

образования, реконструкции и стабильности таких поверхностей в рамках теоретических моделей, а количественное описание поверхностной стехиометрии и морфологии является довольно трудной задачей для экспериментальных методов (LEED, STM, SEM, REM, RHEED).

Целью работы является установление особенностей зонной структуры, природы межатомных взаимодействий, структурных адсорбционных, магнитных и транспортных свойств графеновых интерфейсов на немагнитных и магнитных диэлектрических подложках, на примере систем графен/А12Оз и графен/МпО.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• проведение сравнительного анализа для поиска и конструирования об-менно-корреляционного функционала в приближении GGA, описывающего наиболее точно структурные и электронные свойства исследуемых в работе углеродных структур и интерфейсов

• конструирование эффективных модельных псевдопотенциалов в рамках методов, использующих плоские волны для наиболее точного описания взаимодействия валентных электронов с электронами внутренних оболочек и ядром различных атомов

• расчет атомных и электронных свойств и численные оценки структурных параметров и транспортных характеристик простых углеродных 3D - и 2D - структур, а также кристаллов некоторых оксидов для определения степени соответствия результатов, полученных в рамках используемого приближения экспериментальным данным

• разработка методики расчета полярных поверхностей с использованием схем пассивации и дипольной коррекции для устранения нежелательных эффектов появления оборванных связей в модели пластины и появления дипольных моментов в пространстве вакуумной щели

• конструирование поверхностных сверхрешеток, моделирующих бесконечный периодический интерфейс и моделирование различных укладок атомов графена относительно атомов подложки

• моделирование методом молекулярной динамики и ОБТ-минимизации процессов адсорбции графена на подложку и поиск оптимальной ориентации атомов в интерфейсах

• установление закономерностей изменения зонной структуры, структурных свойств и природы мажатомных взаимодействий в интерфейсах гра-фен/а-А1203(0001), графен/МпО(111) и Графен/Мп0(001)

Объекты исследования: В работе были изучены углеродные структуры: алмаз, графит, графен, двойной слой графена, оксиды а-А12Оз, МпО, а также поверхности данных оксидов а-А1203(0001), Мп0(001), МпО(111), и интерфейсы, образованные адсорбированным графеном на одной из базальных поверхностей корунда а-А1203(0001): графен/а-А1203(0001)Аь графен/а-А1203(0001)0, Вь0/А120з(0001)о- Кроме того, в работе исследовались интерфейсы, образованные графеном на подложке одной из полярных поверхностей монооксида марганца МпО(111) - (графен/МпО(111)мп графен/МпО(111)0) а также интерфейс графен на базальной поверхности МпО - Графен/Мп0(001).

Научная новизна работы состоит в следующем:

• Впервые методом псевдопотенциала и методом проекционных присоединенных волн с использованием модифицированного обменно-корреляционного функционала в форме РВЕяо! и сконструированных в работе эффективных потенциалов были рассчитаны структурные и электронные свойства некоторых углеродных структур - алмаз, графит, графен, двойной слой графена

• Впервые рассчитаны структурные и электронные свойства интерфейсов графен/а-А1203(0001 )АЬ графен/а-А1203(0001)0, ВЬО/А1203(0001)0 в рамках единого метода проекционных присоединенных волн с использованием обменно-корреляционных функционалов в приближениях ЬОА

РЩ и вСА (.РЖ91, РВЕ, РВЕяо!)

• Установлены закономерности изменения зонного спектра графена вблизи уровня Ферми в интерфейсе графен/а-А1203(0001)А1 и показана

возможность изменения типа проводимости графена под воздействием подложки

• Впервые рассчитаны структурные и электронные свойства интерфейсов графен/МпО(111)м п, графен/МпО( 111 )о с использованием как стандартных ОвА-функционалов в форме РВЕ, так и с использованием приближения РВЕ+и

• Впервые рассчитаны структурные и электронные свойства и механизмы адсорбции графена в интерфейсе графен/МпС)(001)

• Впервые изучены магнитные свойства графена в интерфейсе гра-фен/антиферромагнетик

Практическая значимость работы: полученные в работе результаты по исследованию графеновых интерфейсов могут быть использованы для интерпретации их спектроскопических, энергетических, магнитных и других функциональных свойств. Исследованные в работе системы являются перспективными для графеновой наноэлектроники и спинтроники и благодаря обнаруженным у них уникальным свойствам могут служить модельными системами для направленного синтеза новых гетероструктур в современных электронных устройствах.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Графен взаимодействует с подложкой а-А12С>з(0001), ограниченной алюминием, по механизму физической адсорбции, то есть энергия связи в интерфейсе составляет не более 40 мэВ/(атом С), а равновесное расстояние между поверхностью и атомами углерода с1 ~ 2,9 А.

2. В интерфейсе графен/а-А1203(0001) подложка, ограниченная атомами алюминия, оказывает влияние на зонный спектр графена вблизи точки Дирака, в результате чего появляется энергетическая щель между связывающей и ан-тисвязывающей тг-зонами графена шириной около 50 мэВ.

3. В интерфейсе графен/а-А1203(0001)0 графен образует с поверхностными атомами кислорода химическую связь типа ковалентной, что приводит к ис-

кажению планарной структуры графена и модификации зонных спектров и поверхности, и графена с возникновением интерфейсных состояний.

4. В двумерных системах графен/МпО(111) взаимодействие графена с подложкой сопровождается появлением интерфейсных зон вблизи уровня Ферми, что обусловлено перекрытием и гибридизацией /?2-состояний наиболее удаленных от подложки атомов углерода с поверхностными состояниями атомов марганца и кислорода.

5. Взаимодействие графена с полярной поверхностью (111) антиферромагнетика МпО сопровождается появлением магнитных моментов на атомах углерода величиной до 0,6 //в и возникновением в графене магнитного упорядочения, которое зависит от состава и структуры поверхности подложки.

Надежность и достоверность полученных в работе результатов обеспечиваются использованием эффективного и надежного метода псевдопотенциала и наиболее точного полноэлектронного метода PAW с использованием базиса плоских волн в рамках мощного и хорошо зарекомендовавшего себя программного пакета Quantum Espresso с открытым исходным кодом. В некоторых случаях для сравнения результатов в работе использовался хорошо апробированный метод LAPW реализованный в программном пакете WIEN2k. Достоверность полученных данных подтверждается согласием результатов расчетов с использованием различных обменно-корреляционных функционалов с известными экспериментальными данными и результатами расчетов других авторов.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на:

1. 4-ой Международной научно-практической конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Санкт-Петербург, 2007)

2. Международном симпозиуме «Упорядочение в минералах и сплавах -ОМА-10» (Россия, п. JIoo, 2007)

3. Международном междисциплинарном симпозиуме «Физика низкоразмерных систем и поверхностей - 038-2008» (Россия, п. Лоо, 2008)

4. 9-ом Международном симпозиуме «Фуллерены и атомные кластеры -1\\ФАС'09» (Россия, Санкт-Петербург, 2009)

5. Международном симпозиуме «Упорядочение в минералах и сплавах -ОМА-12» (Россия, п. Лоо, 2009)

6. Международном симпозиуме «Упорядочение в минералах и сплавах -ОМА-13» (Россия, п. Лоо, 2010)

7. Международном междисциплинарном симпозиуме «Физика низкоразмерных систем и поверхностей - 1Л38-2010» (Россия, п. Лоо, 2010)

8. Международной научно-технической конференции «Нанотехнологии-2010» (Россия, п. Дивноморское, 2010)

9. Всероссийской конференции «Нано 2011» (Россия, Москва, 2011)

10. Международном симпозиуме «Современные углеродные наноструктуры АС1М-2011» (Россия, Санкт-Петербург, 2011)

11. Международном междисциплинарном симпозиуме «Среды со структурным и магнитным упорядочением - МиШ1штою8-3» (Россия, п. Лоо, 2011)

12. Международном симпозиуме «Упорядочение в минералах и сплавах -ОМА-14» (Россия, п. Лоо, 2011)

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 23 работах, среди которых 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнау-ки РФ, 4 статьи - в электронном журнале, 9 статей и 4 тезиса - в сборниках трудов всероссийских и международных.

Личный вклад автора.

Выбор темы, методов расчета и формулировка основных выводов и положений, выносимых на защиту, проводились совместно с научным руководителем Плясовым В.В.. Эффективные потенциалы для атомов и модифицированные обменно-корреляционные функционалы для проведения расчетов построены лично автором. Расчеты всех соединений и интерфейсов, а также моделиро-

вание интерфейсов и разработка методик пассивации поверхностей и диполь-ных коррекций для полярных поверхностей также осуществлены лично автором. В анализе и обсуждении полученных результатов по атомной и зонной структуре исследованных систем принимал активное участие профессор Никифоров И.Я. и другие соавторы совместно опубликованных работ.

Работа выполнена в рамках темы 1.26.11. тематического плана ДГТУ 2011 года по заданию Минобрнауки РФ и частично - по Государственному контракту на выполнение НИР от 29.04.2011, № 16.552. 11.7027 Минобрнауки РФ.

1 Строение, физические свойства, методы синтеза и изучения планарных углеродных структур

Как известно [1 - 5], графен является двумерным кристаллом, который представляет собой одиночный слой атомов углерода, обладающий гексагональной кристаллической решеткой (рис. 1.1). Каждый атом углерода имеет в локальном окружении трех ближайших соседей и обладает четырьмя валентными электронами. Три электрона образуют гибридизованные -орбитали, составляющие сильные гомеополярные ег-связи с соседними атомами, ориентированные в одной плоскости. Длина этой связи, и, соответственно, расстояние между двумя ближайшими атомами углерода составляет 1,42 А. Четвертый электрон представлен 2р2-орбиталью, направленной перпендикулярно к плоскости графена, и формирует наполовину заполненную 7г-зону. Образованные симметричной и *' антисимметричной комбинацией волновых ~ функций 7г-зоны пересекаются на краю зоны Бриллюэна, что приводит к появлению конусообразного (линейного) энергетического спектра ' вблизи точки высокой симметрии К («дираков-

ской» точки). Линейный закон дисперсии, явля- Рисунок 1.1 - Структура

однослойного графена

ясь одной из важнейших особенностей квантового транспорта в графене, обуславливает такие уникальные свойства, как баллистический электронный транспорт в графене при комнатной температуре [1,6, 21], полуцелый квантовый эффект Холла [2, 51, 52], минимум квантовой проводимости [2], парадокс Клейна [53] и др. [3]. Таким образом, графен является полупроводником с нулевой запрещенной полосой (полуметаллом).

Отсутствие запрещенной полосы у чистого графена является препятствием для использования его уникальных транспортных свойств в электронных устройствах, поэтому немалый интерес представляют двумерные структуры на основе графена, такие, например, как двойной слой графена (или бислой). Бислой графена представляет собой два монослоя графена расположенных друг над

другом в укладке Бернала (укладка

А ТУ Л П \

АВАВ...), совпадающей с укладкой плоскостей в графите (рис. 1.2). Расстояние меж- V *г %-> V ду графеновыми плоскостями приблизительно совпадает с расстоянием в графите и составляет приблизительно 3,4 А. Дисперсионная зависимость вблизи уровня Рисунок 1.2. Структура

двухслойного графена

Ферми, обусловленная /»-состояниями углерода, перестает быть линейной, и становится параболической [54], однако по-прежнему система является полупроводником с нулевой запрещенной полосой. При приложении внешнего электрического поля зонный спектр вблизи уровня Ферми меняется, приводя к появлению запрещенной полосы [54, 55].

Еще одной новой перспективной двумерной системой, полученной экспериментально в 2009 году, является графан [56], который представляет собой гидрогенизированный графен. Химическая формула графана (=СН)П, его связи имеют -конфигурацию [57, 58]. Графан, благодаря адсорбированному водороду, является диэлектриком с запрещенной полосой порядка 3 эВ, что делает его перспективным кандидатом для применения в электронных устройствах. Интересной особенностью графана является су- . ; ; ;

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

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Ершов, Игорь Владимирович

Выводы

В настоящем разделе из первых принципов, в рамках единой схемы с использованием приближений PBEsol и РВЕ+ U были исследованы структурные, электронные и магнитные свойства как объемного кристалла МпО, так и полярных поверхностей MnO(lll), ограниченных марганцем или кислородом. По результатам расчетов объемного МпО выяснилось, что структурные параметры кристалла идеально описываются в приближении GGA-РВЕ с использованием PAW-псевдопотенциалов. В то же время зонная структура МпО в приближениях РВЕ и PBEsol описывается недостаточно точно из-за существенного занижения ширины запрещенной полосы по сравнению с экспериментом. Как показали расчеты, данная проблема частично снимается при использовании приближения PBE+U, однако структурные параметры при этом описываются хуже. Наиболее близкие к эксперименту значения запрещенной полосы были получены при использовании гибридного функционала в форме РВЕО, однако, его использование в методе плоских волн связано с серьезными вычислительными трудностями, что не позволяет использовать его в расчетах с использованием многоатомных систем. Следует отметить, что значения магнитных моментов на атомах в рамках всех приближений были рассчитаны достаточно близко к экспериментальным. При расчетах свойств полярных поверхностей MnO(l 11) бы

188 ла использована методика компенсации искусственного электрического поля в пространстве вакуумной щели. Расчеты с использованием приближений PBEsol и PBE+U подтвердили, что поверхность (111), ограниченная атомами марганца является проводящей, при этом отмечалась сильная анизотропия структуры зон вблизи уровня Ферми для разных направлений спинов. Для поверхности MnO(lll) ограниченной кислородом было установлено различное описание зонных структур в рамках приближений PBEsol и PBE+U. В частности, для электронной подсистемы со спином вверх в рамках приближения PBEsol зонная структура характеризуется наличием зон с малой дисперсией на уровне Ферми, образованных преимущественно ¿/-состояниями Мп, в то время как в приближении РВЕ+ U расчет показывает наличие запрещенной полосы энергий для электронов со спином вверх.

Далее были изучены свойства интерфейсов графен/МпО(111). В рамках приближения PBEsol было показано, что графен вступает в сильное взаимодействие с поверхностью МпО, ограниченной как марганцем, так и кислородом, что приводит к сильному искажению планарной структуры графена. Данное взаимодействие приводит к образованию интерфейсных гибридных зон вблизи или на уровне Ферми. В приближении PBE+U взаимодействие между слоем графена и поверхностью MnO(lll), ограниченной марганцем описывается как слабое, при этом в интерфейсе наблюдаются как исходные поверхностные состояния поверхности подложки, так и pz - состояния графена. В работе приведены результаты расчета интерфейса графен/Мп00 только с использованием приближения PBE+U, поскольку структурные свойства данного интерфейса практически одинаково описываются как с использованием, так и без использования хаббардовской поправки. Взаимодействие между атомами углерода в графене и атомами кислорода подложки приводит к появлению интерфейсных состояний поляризованных по спину, которые образуют энергетическую щель шириной порядка 0,13 эВ. Несмотря на то, что данные интерфейсные зоны пересекают уровень Ферми, при приложении, например, внешнего электрического поля, перпендикулярного интерфейсу, можно установить уровень Ферми в положение, соответствующее указанной энергетической щели. Благодаря спиновой поляризации интерфейсных состояний с помощью внешнего электрического поля появляется возможность реализации избирательной спиновой проводимости.

Благодаря взаимодействию графена с атомами антиферромагнитной подложки на атомах углерода появляются индуцированные магнитные моменты. Ориентация и величина этих моментов напрямую зависит от расположения атомов углерода относительно атомов подложки и равновесного расстояния между ними. Установлено, что в интерфейсе графен/МпО(111)Мп магнитные моменты на атомах углерода, наиболее сильно связанных с марганцем подложки имеют наибольшие значения (-0,1 рв) и вокруг этих атомов наблюдается упорядочение магнитных моментов на соседних атомах углерода. Для интерфейса графен/МпО(111)о наблюдается иная картина. Максимальные магнитные моменты на атомах углерода наблюдаются в позициях, где эти атомы координированы атомами углерода, имеющими сильные связи с кислородом подложки. Вокруг атомов углерода с максимальными магнитными моментами наблюдается локальное антипараллельное упорядочение магнитных моментов.

Заключение

По результатам работы были сформулированы следующие выводы:

1. Показано, что использование стандартных GGA- обменно-корреляционных функционалов в форме PW91, РВЕ, BLYP и др. при расчете таких слоистых углеродных структур как графит и двухслойный графен приводит к некорректному описанию их атомной структуры и энергии связи между слоями атомов, в то время как использование обменно-корреляционного функционала в приближении LDA-PZ и модифицированного функционала GGA-PBEsol наряду с нелокальным ван-дер-ваальсовским корреляционным функционалом позволяет корректно рассчитать межплоскостное расстояние в графите и графене, что необходимо для правильного описания их зонной структуры.

2. Выяснилось, что построенные в работе первопринципные псевдопотенциалы для атомов Н, С, О, А1, Мп с использованием модифицированного обменно-корреляционного функционала GGA-PBEsol позволяют с высокой точностью и минимальными вычислительными затратами в рамках метода псевдопотенциала и метода PAW рассчитывать свойства простых углеродных структур (алмаз, графит, графен), а также свойства некоторых оксидов металлов (а-А1203, МпО) и их поверхностей.

3. Адсорбция водорода на поверхность а-А1203(0001) может с равной вероятностью происходить как на атомы алюминия, так и на атомы кислорода, и оказывает влияние на потенциал и работу выхода с поверхности. Использование водородной пассивации поверхности позволяет частично скомпенсировать дипольный момент пластины и исключить появление оборванных связей на рассматриваемой поверхности.

4. Показано, что в интерфейсе графен/а-А12Оз(0001)А1 наиболее вероятное расположение графена соответствует модели, согласно которой атомы углерода располагаются непосредственно над атомами алюминия, что соответствует наибольшей энергии связи и наименьшему расстоянию между подложкой и графеном.

5. Энергия связи графена с подложкой в интерфейсе графен/а-А12Оз(0001)А1 составляет порядка 0,04-0,06 эВ/атом в расчете на атом С, а равновесное расстояние между поверхностью и атомами углерода - порядка 2,9 А. Данные оценки позволяют говорить о физической адсорбции графена на поверхность а-А12Оз(0001)А1, ограниченную алюминием.

6. Влияние подложки в интерфейсе графен/а-А1203(0001)А1 на зонный спектр графена заключается в появлении вблизи Дираковской точки энергетической щели шириной около 50 мэВ. Появление щели сопровождается локальным изменением характера дисперсии я-зон графена вблизи уровня Ферми с линейного на близкий к параболическому, что сопровождается изменением транспортных свойств носителей заряда.

7. Взаимодействие между графеном и поверхностью в интерфейсе графен/а-А120з(0001)о приводит к сближению атомов углерода с поверхностным кислородом до расстояния порядка 1,44-1,48 А, что сопровождается изменением планарной структуры графена, а также модификацией поверхностной атомной структуры подложки. Такое сближение приводит к возникновению общей электронной плотности между атомами углерода и кислорода, соответствующей образованию ковалентной связи.

8. Установлено, что энергия связи графена с подложкой в интерфейсе графен/а-А1203(0001)0 составляет величину Еас1д=0,38 эВ /атом в расчете на один атом С, что соответствует энергии образования химической связи между некоторыми атомами углерода и кислорода. В интерфейсе графен/а-А1203(0001)о также имеет место перенос отрицательного заряда величиной до 0,15е с углерода на кислород.

9. Формирование интерфейса графен/а-А1203(0001)0 сопровождается искажением я-зон графена и появлением зон интерфейсных состояний в окрестности и на уровне Ферми, что связано с перекрытием р-состояний атомов углерода и кислорода. Интерфейсные зоны имеют меньшую дисперсию по сравнению с л-зонами графена и локализованы исключительно в интерфейсе.

10. При адсорбции двойного слоя графена на поверхность а-А1203(0001) ограниченную кислородом ближайший к поверхности слой углерода вступает во взаимодействие с подложкой и образует с ней химическую связь. Второй слой углерода остается на расстоянии порядка 3,4 А от первого и сохраняет планарную структуру.

11. Состояния второго слоя графена в интерфейсе ВЬС/а-А1203(0001) испытывают влияние буферного слоя, которое заключается в сдвиге тс-зон относительно уровня Ферми на 60 мэВ и появлении энергетической щели шириной около 40 мэВ между данными зонами.

12. Показано, что свойства объемного МпО в антиферромагнитном упорядочении наилучшим образом описываются с помощью гибридного обменно-корреляционного функционала РВЕО, структурные свойства кристалла лучше описываются с использованием функционала РВЕ, в то же время, функционалы РВЕ и РВЕзо1 с использованием Хаббардовской поправки и дают хорошее согласие с экспериментом по магнитным моментам и ширине запрещенной полосы.

13. Показано, что при расчете полярных поверхностей МпО(111) в приближении пластины возникает наведенный дипольный момент перпендикулярный поверхности пластины, что приводит к появлению нежелательного искусственного электрического поля в пространстве вакуумной щели. Предложен рецепт устранения данного электрического поля с использованием процедуры самосогласованной дипольной коррекции

14. Зонная структура поверхности МпО(111) ограниченной атомами марганца характеризуется наличием зон поверхностных состояний марганца, пересекающих уровень Ферми для обеих спиновых подсистем. Для подсистемы со спином вниз наблюдается доминирующий вклад с1-состояний Мл в данную зону. Основной вклад в состояния поверхности

МпО(111) ограниченной кислородом дают р-состояния атомов кислорода и ¿/-состояния атомов марганца со спином вниз, находящихся в поверхностном и приповерхностном слое.

15. Показана возможность существования периодического в плоскости (0001) интерфейса графен/МпО обладающего тригональной симметрией благодаря использованию суперячейки. Данная суперячейка содержит 9 элементарных ячеек МпО(111) и 16 элементарных ячеек графена.

16. Использование приближений РА\¥-РВЕзо1 и РВЕ+и при расчете атомной структуры интерфейса графен/МпО(111)Мп дает во многом противоположные результаты. Расчет с использованием РВЕзо1 предсказывает сближение некоторых атомов углерода с подложкой на расстояние порядка 2 А и образование структурных искажений графенового листа. Расчет в приближении РВЕ+и показывает наличие слабого взаимодействия, в частности, расстояние между подложкой и графеном оказалось равным порядка 4 А.

17. Сближение графена с поверхностью МпО(111) приводит к появлению интерфейсных зон вблизи уровня Ферми. Образование интерфейсных зон вблизи уровня Ферми в двумерных системах графен/МпО(111) обусловлено перекрытием и гибридизацией я-зон атомов углерода в графене и поверхностных состояний атомов подложки, наиболее удаленных от атомов углерода. Данные зоны локализованы исключительно в интерфейсе и определяют подвижность носителей заряда

18. Взаимодействие между атомами углерода в графене и атомами кислорода подложки в интерфейсе графен/МпО(111)о приводит к появлению интерфейсных состояний поляризованных по спину, которые образуют энергетическую щель шириной порядка 0,13 эВ. Благодаря спиновой поляризации интерфейсных состояний с помощью внешнего электрического поля появляется возможность реализации избирательной спиновой проводимости в интерфейсе.

19. Благодаря взаимодействию графена с атомами антиферромагнитной подложки на атомах углерода появляются индуцированные магнитные моменты. Ориентация и величина этих моментов напрямую зависит от расположения атомов углерода относительно атомов подложки и равновесного расстояния между ними.

20. Установлено, что в интерфейсе графен/МпО(111)мп магнитные моменты на атомах углерода, наиболее сильно связанных с марганцем подложки имеют наибольшие значения (~0,1 |ЛВ) и вокруг этих атомов наблюдается локальное упорядочение спиновых магнитных моментов на атомах углерода. Для интерфейса графен/МпО(111)о максимальные магнитные моменты на атомах углерода наблюдаются в позициях, где они координированы атомами углерода, имеющими сильные связи с кислородом подложки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Ершов, Игорь Владимирович, 2012 год

Список цитированной литературы

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

2. Novoselov, K. S. Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene / K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigorieva, S. V. Dubonos, A. A. Firsov// Nature.- 2005. - Vol. 438. - P. 197-200.

3. Castro Neto, A.H. The electronic properties of graphene / A.H. Castro Neto, F. Guinea, N.M.R. Peres, K.S. Novoselov, A.K. Geim // Rev. Mod. Phys. -2009.-Vol. 81.-P. 109-162.

4. Лозовик, Ю.Е. Коллективные электронные явления в графене / Ю.Е. Лозовик, С.П. Меркулова, A.A. Соколик // Успехи физических наук. -2008.-Т. 178.-С. 757.

5. Морозов, С.В. Электронный транспорт в графене / С.В. Морозов, К.С. Новоселов, А.К. Гейм // Успехи физических наук. - 2008. - Т. 178. - С. 776.

6. Morozov, S.V. Two-dimensional electron and hole gases at the surface of graphite / S.V. Morozov, K.S. Novoselov, F. Shedin, D. Jiang, A.A. Firsov, A.K. Geim // Phys. Rev. B. - 2005. - Vol. 72. - P. 201401(R).

7. Dedkov, Yu.S. Rashba effect in the graphene/Ni(lll) system / Yu.S. Dedkov, M. Fonin, U. Rüdiger, С. Laubschat // Phys. Rev. Lett.- 2008. - Vol. 100. - P. 107602.

8. Bertoni, G. First-principles calculation of the electronic structure and EELS spectra at the graphene/Ni(lll) interface / G. Bertoni, L. Calmels, A. Altibelli, V. Serin / Phys. Rev. В.-2005.-Vol. 71.-P. 075402.

9. Shikin, A.M. Electronic Structure of Carbon Nanostripes / A.M. Shikin, S.A. Gorovikov, V.K. Adamchuk, W. Gudat, and O. Rader // Phys. Rev. Lett. - 2003. -Vol. 90.-P. 256803.

10. Dedkov, Yu.S. Intercalation of copper underneath a monolayer of graphite on Ni(l 11) / Yu. S. Dedkov, A. M. Shikin, V. K. Adamchuk // Phys. Rev. B. - 2001. -Vol. 64.-P. 035405.

11. Chae, S.J. Synthesis of large-area graphene layers on poly-nickel substrate by chemical vapor deposition: Wrinkle formation / S.J. Chae, F. Güne§, K.K. Kim, E.S. Kim, G.H.

Han, S.M. Kim, H.-J. Shin, S.-M. Yoon, J.-Y. Choi, M.H. Park, C.W. Yang, D. Pribat, Y.H. Lee // Advanced Materials. - 2009. - Vol. 21. - P. 2328-2333.

12. Ohta, T. Interlay er interaction and Electronic screening in multilayer Graphene, investigated with angle-resolved photoemission spectroscopy / T. Ohta, A. Bostwick, J.L. McChesney, T. Seyller, K. Horn, E. Rotenberg // Phys. Rev. Lett. -2007.-V. 98.-P. 206802.

13. Лебедев, A.A. Формирование наноуглеродных пленок на поверхности SiC методом сублимации в вакууме / A.A. Лебедев, И.С. Котоусова, A.A. Лаврентьев, С.П. Лебедев, И.В. Макаренко, В.Н. Петров, А.Н. Титков // Физика твердого тела. - 2009. - Том. 51. - С. 783-786.

14. Tsukamoto, Т. Morphology of graphene on step-controlled Sapphire Surfaces / T. Tsukamoto, T. Ogino // Applied Physics Express. - 2009. - Vol. 2. - P. 075502.

15. Akcöltekin, S. Graphene on insulating crystalline substrates / S. Akcöltekin, M. El Kharrazi, B. Köhler, A. Lorke, M. Schleberger // Nanotechnology. - 2009. - Vol. 20. -P. 155601-155606.

16. Knox, K.R. Spectromicroscopy of single and multilayer graphene supported by a weakly interacting substrate / K. R. Knox, S. Wang, A. Morgante, D. Cvetko, A. Locatelli, Т. O. Mentes, M.A. Nino, P. Kim, R.M. Osgood, Jr. // Phys. Rev. B. - 2008. -Vol. 78.-P. 201408(R).

17. Varchon, F. Electronic Structure of Epitaxial Graphene Layers on SiC: Effect of the Substrate / F. Varchon, R. Feng, J. Haas, X. Li, B. Ngoc Nguyen, C. Naud, P. Mallet, J.-Y. Veuillen, C. Berger, E.H. Conrad, L. Magaud // Phys. Rev. Lett. - 2007. - Vol. 99. P. 126805.

18. Liu, H. Band structures of metal-oxide capped graphene: A first principles study / H. Liu, Q.-Q. Sun, L. Chen, Y. Xu, S.-J. Ding, W. Zhang, S.-L. Zhang // Chin. Phys. Lett. -2010.-Vol. 27.-P. 077201.

19. Ramasubramaniam, A. Substrate-induced magnetism in epitaxial graphene buffer layers / A. Ramasubramaniam, N.V. Medhekar, V.B. Shenoy // Nanotechnology. -2009. - Vol. 20. - P. 275705-275711.

20. Lemme, M.C. A Graphene Field Effect Device / M.C. Lemme, T.J. Echtermeyer, M. Baus, H. Kurz // IEEE Electron Device Letters. - 2007. - Vol. 28. - P. 282 - 284.

21. Berger, C. Electronic Confinement and Coherence in Patterned Epitaxial Graphene / C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A.N. Marchenkov, E.H. Conrad, P.N. First, W.A. de Heer // Science. - 2006. -Vol. 312.-P. 1191-1196.

22. Chen, Zh. Graphene nano-ribbon electronics / Zh. Chen, Y.-M. Lin, M.J. Rooks, P. Avouris // Physica E. - 2007. - Vol. 40. - P. 228.

23. Ohta, T. Controlling the electronic structure of bilayer graphene / T. Ohta, A. Bostwick, T. Seyller, K. Horn, E. Rotenberg // Science. - 2006. -Vol. 313.-P. 951-954.

24. Shemella, P. Electronic structure and band-gap modulation of graphene via substrate surface chemistry / P. Shemella, S.K. Nayak // Appl. Phys. Lett. - 2009. -Vol. 94.-P. 032101.

25. Liao, L. Single-layer graphene on A^CVSi substrate: better contrast and higher performance of graphene transistors / L. Liao, J. Bai, Y. Qu, Y. Huang, X. Duan // Nanotechnology. - 2010. -Vol. 21.-P. 015705.

26. Kim, S. Realization of a high mobility dual-gated graphene field-effect transistor with A1203 dielectric / S. Kim, J. Nah, I. Jo, D. Shahrjerdi, L. Colombo, Z. Yao, E. Tutuc, S. K. Banerjee // Appl. Phys. Lett. - 2009. - Vol. 94. - P. 062107.

27. Zutic, I. Spintronics: Fundamentals and applications / J. Fabian, S. Das Sarma // Rev. Mod. Phys. - 2004. - Vol. 76. - P. 323-410.

28. Wolf, S.A. Spintronics: A spin-based electronics vision for the future / S.A. Wolf, D.D. Awschalom, R.A. Buhrman, J.M. Daughton, S. von Molnar, M.L. Roukes, A.Y. Chtchelkanova, D.M. Treger // Science. - 2001. - Vol. 294. - P. 1488-1495.

29. Hill, E.W. Graphene spin valve devices / E.W. Hill, A.K. Geim, K. Novoselov, F. Shedin, P. Blake // IEEE Transactions on Magnetics.- 2006,- Vol. 42,- P. 2694-96.

30. Cho, S. Gate-tunable graphene spin valve / S. Cho, Y.-F. Chen, M.S. Fuhrer // Appl. Phys. Lett. - 2007. - Vol. 91. - P. 123105-123107.

31. Semenov, Y.G. Spin field effect transistor with a graphene channel / Y.G. Semenov, K.W. Kim, J.M. Zavada//Appl. Phys. Lett. - 2007. - Vol. 91,- P. 153105.

32. Son, Y.-W. Half-metallic graphene nanoribbons / Y.-W. Son, M.L. Cohen, S.G. Louie // Nature. - 2006. - Vol. 444. - P. 347-349.

33. Yasev, O.V. Emergence of magnetism in graphene materials and nanostructures / O.V. Yazev // Rep. Prog. Phys. - 2010. - Vol. 73. - P. 056501.

34. Chan, K.T. First-principles study of metal adatom adsorption on graphene / K.T. Chan, J.B. Neaton, M.L. Cohen // Phys. Rev. B. - 2008. - Vol. 77. - P. 235430.

35. Yazyev, O.V. Defect-induced magnetism in graphene / O.V. Yazyev, L. Helm // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol. 75. - P. 125408.

36. Son, Y.-W. Half-metallic graphene nanoribbons / Y.-W. Son, M.L. Cohen, S.G. Louie // Nature. - 2006. - Vol. 444. - P. 347-349.

37. Berger C. Electronic Confinement and Coherence in Patterned Epitaxial Graphene / C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A.N. Marchenkov, E.H. Conrad, P.N. First, W.A. de Heer // Science. - 2006. - Vol. 312. -P. 1191-1196.

38. Forbeaux, I. Solid-state graphitization mechanisms of silicon carbide 6H-SiC polar faces / I. Forbeaux, J.-M. Themlin, A. Charrier, F. Thibaudau, J.-M. Debever // Applied Surface Science. - 2000. - Vol. 162-163. - P. 406-412.

39. Makarova, T.L. Magnetic properties of carbon structures / T.L. Makarova // Semiconductors. - 2004. - Vol. 38. - P. 641.

40. Voloshina, E. Electronic and magnetic properties of the graphene-ferromagnet interfaces: Theory vs. Experiment / E. Voloshina, Yu. Dedkov // Physics and Applications of Graphene - Experiments. - 2011. - Vol. 13. - P. 329-352.

41. Hwang, E.H. Graphene magnetoresistance in parallel magnetic field: Spin polarization effect / E.H. Hwang, S. Das Sarma // Phys. Rev. B. 2009. -Vol. 80.-P. 075417-075421.

42. Hill, E.W. Graphene Spin Valve Devices / E.W. Hill, A.K. Geim, K. Novoselov, F. Schedin, P. Blake // IEEE Transactions on Magnetics. - 2006. -Vol. 42. - P. 2694 - 2696.

43. Dedkov, Yu.S. Rashba effect in the graphene/Ni(lll) system / Yu.S. Dedkov, M. Fonin, U. Rüdiger, C. Laubschat // Phys. Rev. Lett. - 2008. -Vol. 100.-P. 107602-107605.

44. Pask, J.E. Structural, electronic, and magnetic properties of MnO / J.E. Pask, D.J. Singh, I.I. Mazin, C.S. Hellberg, J. Kortus // Phys. Rev. B. - 2001. -Vol. 64. - P. 024403-024409.

45. Franchini, C. Density functional theory study of MnO by a hybrid functional approach / C. Franchini, V. Bayer, R. Podloucky // Phys. Rev. B. - 2005. -Vol. 72. - P. 045132-045137.

46. Franchini, C. Density functional study of the polar MnO(lll) surface / C. Franchini, V. Bayer, R. Podloucky // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol. 73. - P. 155402.

47. Bayer, V. Ab initio study of the structural, electronic, and magnetic properties of MnO(lOO) and MnO(llO) / V. Bayer, C. Franchini, R. Podloucky // Phys. Rev. B. -2007.-Vol. 75.-P. 035404.

48. Nagel, M. Interface properties and electronic structure of ultrathin manganese oxide films on Ag(001) / M. Nagel, I. Biswas, H. Peisert, T. Chasse // Surface Science. -2007. - Vol. 601. - P. 4484-4487.

49. Nagel, M. Ultrathin transition-metal oxide films: Thickness dependence of the electronic structure and local geometry in MnO / M. Nagel, I. Biswas, P. Nagel, E. Pellegrin, S. Schuppler, H. Peisert, T. Chasse // Phys. Rev. B. - 2007. -Vol. 75.-P. 195426-195431.

50. Li, F. Two-dimensional manganese oxide nanolayers on Pd(100): Surface phase diagram / F. Li, G. Parteder, F. Allegretti, C. Franchini, R. Podloucky, S. Surnev, F.P. Netzer // J. Phys. Cond. Mat. - 2009. - Vol. 21. - P. 134008.

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

52. Gusynin, V.P. Unconventional integer quantum Hall effect / V.P. Gusynin, S.G. Sharapov / Phys. Rev. Lett. - 2005. - Vol. 95. - P. 146801.

53. Katsnelson, M.I. Chiral tunnelling and Klein paradox in graphene / M.I. Katsnelson, K.S. Novoselov, A.K. Geim / Nature Physics. - 2006. - Vol. 2. - P. 620-625.

54. Min, H. Ab initio theory of gate induced gaps in graphene bilayers / H. Min, B. Sahu, S.K. Banerjee, A.H. MacDonald // Phys. Rev. B. - 2007. -Vol. 75.-P. 155115-155121.

55. McCann, E. Landau-level degeneracy and quantum hall effect in a graphite bilayer / E. McCann, V. Fal'ko // Phys. Rev. Lett. - 2006. - Vol. 96. - P. 086805.

56. Elias, D.C. Control of Graphene's Properties by Reversible Hydrogénation: Evidence for Graphane / D.C. Elias, R.R. Nair, T.M.G. Mohiuddin, S.V. Morozov, P. Blake,

M.P. Halsall, А.С. Ferrari, D.W. Boukhvalov, M.I. Katsnelson, A.K. Geim, K.S. Novoselov / Science. - 2009. - Vol. 323. - P. 610.

57. Sluiter, M. Cluster expansion method for adsorption: Application to hydrogen chemisorption on graphene / M. Sluiter, Y. Kawazoe // Phys. Rev. B. - 2003. - Vol. 68.-P. 085410-085416.

58. Sofo, J.O. Graphane: A two-dimensional hydrocarbon / J.O. Sofo, A.S. Chaudari, G. Barber // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol. 75. - P. 153401.

59. Savini, G. First-Principles Prediction of Doped Graphane as a High-Temperature Electron-Phonon Superconductor / G. Savini, A.C. Ferrar, F. Giustino // Phys. Rev. Lett.-2010.-Vol. 105.-P. 037002.

60. Елецкий, A.B. Графен: методы получения и теплофизические свойства / А.В. Елецкий, И.М. Искандарова, А.А. Книжник, Д.Н. Красиков // Успехи физических наук.-Т. 181.-С. 233-268.

61. Chen, Zh. Graphene nano-ribbon electronics / Zh. Chen, Y.-M. Lin, M. Rooks, P. Avouris // Physica E. - 2007. - Vol. 40. - P. 228.

62. Han, M.Y. Energy band-gap engineering of graphene nanoribbons / M.Y. Han, B. Ozyilmaz, Y. Zhang, P. Kim // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol. 98. - P. 206805.

63. Brey, L. Electronic states of graphene nanoribbons studied with the Dirac equation / L. Brey, H.A. Fertig // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol. 73. - P. 235411.

64. Nakada, K. Edge state in graphene ribbons: Nanometer size effect and edge shape dependence / K. Nakada, M. Fujita, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus // Phys. Rev. B. - 1996.-Vol. 54.-P. 17954-17961.

65. Wang, X. Room-temperature all-semiconducting sub-10-nm graphene nanoribbon field-effect transistors / X. Wang, Y. Ouyang, X. Li, H. Wang, J. Guo, H. Dai // Phys. Rev. Lett. - 2008. - Vol. 100. - P. 206803.

66. Kotakoski, J. From Point Defects in graphene to two-dimensional amorphous carbon / J. Kotakoski, A.V. Krasheninnikov, U. Kaiser, J.C. Meyer // Phys. Rev. Lett. — 2011. — Vol. 106.-P. 105505.

67. Malard, L.M. Raman spectroscopy in graphene / L.M. Malard, M.A. Pimenta, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus // Phys. Rep. - 2009. - Vol. 473. - P. 51.

68. Dresselhaus, M.S. Intercalation compounds of graphite / M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus // Adv. Phys. - 1981. - Vol. 30. - P. 139.

69. Hernandez, Y. High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite / Y. Hernandez, V. Nicolosi, M. Lotya, F.M. Blighe, Zh. Sun, S. De, I. T. McGovern, B. Holland, M. Byrne, Yu. K. Gun'ko, J. J. Boland, P. Niraj, G. Duesberg, S. Krishnamurthy, R. Goodhue, J. Hutchison, V. Scardaci, A. C. Ferrari, J. N. Coleman // Nature Nanotechnology - 2008. - Vol. 3. - P. 563.

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

71. Dikin, D.A. Preparation and characterization of graphene oxide paper / D.A. Dikin, S. Stankovich, E.J. Zimney, R.D. Piner, G.H. B. Dommett, G. Evmenenko, S.T. Nguyen, R.S. Ruoff// Nature. - 2007. - Vol. 448. - P. 457.

72. Che, G. Chemical Vapor Deposition Based Synthesis of Carbon Nanotubes and Nanofibers Using a Template Method / G. Che, B.B. Lakshmi, C.R. Martin, E.R. Fisher // Chem. Mater. - 1998. - Vol. 10. - P. 260.

73. Kim, K.S. Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes / K.S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S.Y. Lee, J.M. Kim, K.S. Kim, J.-H. Ahn, P. Kim, J.-Y. Choi, B.H. Hong // Nature. - 2009. - Vol. 457. - P. 706.

74. Li, X. Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils / X. Li, W. Cai, J. An, S. Kim, J. Nah, D. Yang, R. Piner, A. Velamakanni, I. Jung, E. Tutuc, S.K. Banerjee, L. Colombo, R.S. Ruoff // Science. - 2009. -Vol. 324.-P. 1312.

75. Bae, S. Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes / S. Bae, H. Kim, Y. Lee, X. Xu, J.-S. Park, Y. Zheng, J. Balakrishnan, T. Lei, H. Ri Kim, Y. I. Song, Y.-J. Kim, K.S. Kim, B. Ozyilmaz, J.-H. Ahn, B.H. Hong, S. Iijima // Nature Nanotechnol. - 2010. - Vol. 5. - P. 574.

76. Kratschmer, W. Solid C60: a new form of carbon / W. Kratschmer, L.D. Lamb, K. Fostiropoulos, D.R. Huffman // Nature. - 1990. - Vol. 347. - P. 354.

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

78. Wu, Zh.-S. Synthesis of Graphene Sheets with High Electrical Conductivity and Good Thermal Stability by Hydrogen Arc Discharge Exfoliation / Zh.-S. Wu, W. Ren, L.

Gao, J. Zhao, Z. Chen, B. Liu, D. Tang, B. Yu, C. Jiang, H.-M. Cheng // ACS Nano. -2009.-Vol.3.-P. 411.

79. Emtsev, K.V. Towards wafer-size graphene layers by atmospheric pressure graphitization of silicon carbide / K.V. Emtsev, A. Bostwick, K. Horn, J. Jobst, G. L. Kellogg, L. Ley, J.L. McChesney, T. Ohta, S. A. Reshanov, J. Röhrl, E. Rotenberg, A.K. Schmid, D. Waldmann, H.B. Weber, T. Seyller // Nature Materials. - 2009. -Vol. 8.-P. 203.

80. Sutter, P.W. Epitaxial graphene on ruthenium / P.W. Sutter, J.-I. Flege, E.A. Sutter // Nature Materials. - 2008. - Vol. 7. - P. 406.

81. Marchini, S. Scanning tunneling microscopy of graphene on Ru(0001) / S. Marchini, S. Günther, J. Wintterlin / Phys. Rev. B. - 2007. - Vol. 76. - P. 075429.

82. N'Diaye, A.T. Two-Dimensional Ir Cluster Lattice on a Graphene Moiré on Ir(l 11) / A.T. N'Diaye, S. Bleikamp, P.J. Feibelman, T. Michely // Phys. Rev. Lett. - 2006. -Vol. 97.-P. 215501.

83. Coraux, J. Structural Coherency of Graphene on Ir(l 11) / J. Coraux, A. T. N'Diaye, C. Busse, T. Michely // Nano Lett. - 2008. - Vol. 8. - P. 565.

84. Dhar, S. A new route to graphene layers by selective laser ablation / S. Dhar, A.R. Barman, G.X. Ni, X. Wang, X.F. Fu, Y. Zheng, S. Tripathy, Ariando, A. Rusydi, K.P. Loh, M. Rubhausen, A.H. Castro Neto, B. Özyilmaz, T. Venkatesan // AIP Advances. -2011.-Vol. l.-P. 022109.

85. Hohenberg, P. Inhomogeneous electron gas / P. Hohenberg, W. Kohn // Phys. Rev. -1964.-Vol. 136. - P. B864-B871.

86. Kohn, W. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects / W. Kohn, L. J. Sham // Phys. Rev. - 1965. - Vol. 140. - P. Al 133-A1138.

87. Кон, В. Электронная структура вещества - волновые функции и функционалы плотности / В. Кон // Успехи физических наук. - 2002. - Т. 172. - С. 336.

88. Martin, R.M. Electronic structure: Basic theory and practical methods / R.M. Martin. -Cambridge: Cambridge University Press. - 2004. - 624 p.

89. Blöchl, P.E. Projector augmented-wave method / P.E. Blöchl // Phys. Rev. B. - 1994. -Vol. 50. - P. 17953.

90. Yu, R. All-electron and pseudopotential force calculations using the linearized-augmented-plane-wave method / R. Yu, D. Singh, H. Krakauer // Phys. Rev. B. -1991.-Vol. 93.-P. 6411.

91. Korringa, J. On the calculation of the energy of Bloch wave in metal / J. Korringa // Physica. - 1947. - Vol. 13. - P. 392.

92. Slater, J.C. Wavefunctions in a periodic potential / J.C. Slater // Phys. Rev. - 1937. -Vol. 51.-P. 846.

93. Soler, J.M. The SIESTA method for ab initio order N materials simulation / J.M. Soler, E. Artacho, J. Gale, A. Garcia, J. Janquera, P.Ordejon, D. Sanchez-Portal // Journal of Physics: Condensed matter. - 2002. - Vol. 14. - P. 2745.

94. Prutton, M. Introduction to surface physics / M. Prutton. - Oxford: Clarendon Press. -1994.-210 p.

95. Киселев, В.Ф. Основы физики поверхности твердого тела / В.Ф. Киселев, С.Н. Козлов, А.В. Зотеев. - М.: Изд-во Московского университета. - 1999. - 284 с.

96. Фелдман, JI. Основы анализа поверхности и тонких пленок / JI. Фелдман, Д. Майер. - Пер. с англ. - М.: Мир. - 1989. - 344 с.

97. Pickett, W.E. Pseudopotential methods in condensed matter applications / W.E. Pickett // Computer Physics Reports. - 1989. - Vol. 9. - P.116.

98. Johnson, D.D. Modified Broyden's method for accelerating convergence in self-consistent calculations / D.D. Johnson // Phys. Rev. B. - 1988. -Vol. 38.-P. 12807-12813.

99. Kohanoff, J. Electronic Structure Calculations for Solids and Molecules: Theory and Computational Methods / J. Kohanoff. - Cambridge: Cambridge University Press. -2006. - 349 p.

100. Giannozzi, P. Quantum Espresso: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials / P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, G. L. Chiarotti, M. Cococcioni, I. Dabo, A. D. Corso, S. Gironcoli, S. Fabris, G. Fratesi, R. Gebauer, U. Gerstmann, C. Gougoussis, A. Kokalj, M. Lazzeri, L. Martin-Samos, N. Marzari, F. Mauri, R. Mazzarello, S. Paolini, A. Pasquarello, L. Paulatto, C. Sbraccia, S. Scandolo, G. Sclauzero, A. P. Seitsonen, A. Smogunov, P. Umari and R. M. Wentzcovitch // J. Phys.: Condens. Matter. - 2009. -Vol. 21.-P. 395502.

101. Harris, J. Simplified method for calculating the energy of weakly interacting fragments / J. Harris // Phys. Rev. B. - 1985. - Vol. 31. - P. 1770-1779.

102. Kittel, Ch. Introduction to solid state physics / Ch. Kittel. - New York: Wiley 7ed.- 1996.-688 p.

103. Phillips, J.C. New Method for Calculating Wave Functions in Crystals and Molecules / J.C. Phillips, L. Kleinman // Phys. Rev. - 1959. - Vol. 116. - P. 287-294.

104. Hamann, D.R. Norm-Conserving Pseudopotentials / D.R. Hamann, M. Schlüter, C. Chiang // Phys. Rev. Lett. - 1979. - Vol. 43. - P. 1494-1497.

105. Kleinman, L. Efficacious Form for Model Pseudopotentials / L. Kleinman, D.M. Bylander//Phys. Rev. Lett. - 1982. - Vol. 48. - P. 1425-1428.

106. Blöchl, P.E. Generalized separable potentials for electronic-structure calculations / P.E. Blöchl // Phys. Rev. B. - 1990. - Vol. 41. - P. 5414-5416.

107. Vanderbilt, D. Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism / D. Vanderbilt // Phys. Rev. B. - 1990. - Vol. 41. - P. 7892-7895.

108. Blöchl, P.E. The projector augmented wave method: ab initio molecular dynamics with full wave functions / P.E. Blöchl, C.J. Forst, J. Schimpl // arXiv:cond-mat/0201015v2. - 2002.

109. Perdew, J.P. Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems / J.P. Perdew, A. Zunger // Phys. Rev. B. - 1981. -Vol. 23.-P. 5048-5079.

110. Perdew, J.P. Generalized Gradient Approximation Made Simple / J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof// Phys. Rev. Lett. - 1996. - Vol. 77. - P. 3865-3868.

111. Perdew, J. Restoring the density-gradient expansion for exchange in solids and surfaces / J. Perdew, A. Ruzsinszky, G.I. Csonka, O.A. Vydrov, G.E. Scuseria, L.A. Constantin, X. Zhou, K. Burke // Phys. Rev. Lett. - 2008. -Vol. 100.-P. 136406-136409.

112. Tao, J. MGGA exchange-correlation functional / J. Tao, J.P. Perdew, V.N. Staroverov, G.E. Scuseria // Phys. Rev. Lett. - 2003. - Vol. 91. - P. 146401.

113. Perdew, J.P. Rationale for mixing exact exchange with density functionals approximations / J.P. Perdew, M. Ernzerhof, K. Burke // J. Chem. Phys. - 1996. -Vol. 105.-P. 9982-9985.

114. Ernzerhof, M. Assessment of the Perdew-Burke-Ernzerhof exchange-correlation functional / M. Ernzerhof, G.E. Scuseria // J. Chem. Phys. - 1999. -Vol. 110.-P. 5029-5036.

115. Evarestov, R.A. Quantum chemistry of solids: The LCAO first principles treatment of crystals / R.A. Evarestov. - Berlin: Springer-Verlag. - 2007. - 557 p.

116. Evarestov, R.A. Connection between Slab and Cluster Models for Crystalline Surfaces / R.A. Evarestov, T. Bredow, K. Jug // Физика твердого тела. - 2001. -Т. 43.-С. 1702.

117. Evarestov, R.A. HF and DFT calculations of MgO surface energy and electrostatic potential using two- and three-periodic models / R.A. Evarestov, A.V. Bandura // Int. J. Quant. Chem. - 2004. - Vol. 100. - P. 452-459.

118. Troullier, N. Efficient Pseudopotentials for Plane Wave Calculations / N. Troullier, J. L. Martins //Phys. Rev. B. - 1991. - Vol. 43. - P. 1993.

119. Rappe, A.M. Optimized pseudopotentials / A.M. Rappe, K.M. Rabe, E. Kaxiras, J.D. Joannopoulos // Phys. Rev. B. - 1990. - Vol. 41. - P. 1227.

120. Giannozzi P. Notes on pseudopotential generation, Scuola Normale Superiore di Pisa. URL: www.nest.sns.it/gianozz/software.htm

121. Monkhorst, H.J. Special points for Brillouin-zone integrations / H.J. Monkhorst, J.D. Pack // Phys. Rev. B. - 1976. - Vol. 13. - P. 5188-5192.

122. Murnaghan, F.D. The Compressibility of Media under Extreme Pressures / F.D. Murnaghan // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. - 1944. - Vol. 30. - P. 244.

123. Нот, T. Accurate lattice constants from multiple reflection measurements. Lattice constants of germanium silicon, and diamond / T. Horn, W. Kiszenick, B. Post // Journal of Applied Crystallography. - 1975. - Vol. 8. - P. 457-458.

124. Trucano, P. Structure of graphite by neutron diffraction / P. Trucano, R. Chen // Nature. - 1975.-Vol. 258.-P. 136-137.

125. Bucko, T. Improved description of the structure of molecular and layered crystals: Ab initio DFT calculations with van der Waals corrections / T. Bucko, J. Hafner, S. Lebegue, J.G. Angyan // J. Phys. Chem. A. - 2010. - Vol. 114. - P. 11814-11824.

126. Benedicta, L.X. Microscopic determination of the interlayer binding energy in graphite / L.X. Benedicta, N. G. Chopraa, M. L. Cohena, A. Zettla, S. G. Louiea, V. H Crespi // Chem. Phys. Lett. - 1998. - Vol. 286. - P. 490.

127. Rydberg, H. Van der Waals density functional for layered systems / H. Rydberg, M. Dion, N. Jacobson, E. Schroder, P. Hyldgaard, S.I. Simak, D.C. Langreth, B.I. Lundqvist // Phys. Rev. Lett. - 2003. - Vol. 91. - P. 126402.

128. Giovanetti, G. Substrate-induced band gap in graphene on hexagonal boron nitride: Ab initio density functional calculations / G. Giovanetti, P.A. Khomyakov, G. Brocks, P.J. Kelly, J. Brink // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol. 76. - P. 073103.

129. Gong, S.J. First-principles investigation of bilayer graphene with intercalated C, N or O atoms / S.J. Gong, W. Sheng, Z.Q. Yang, J.H. Chu // J. Phys.: Condens. Matter. -2010.-Vol. 22.-P. 245502.

130. Finger, L.W. Crystal structure and compression of ruby to 46 kbar / L.W. Finger, R. M. Hazen // Journal of Applied Physics. - 1978. - Vol. 49. - P. 5823-5826.

131. Tsirelson, V. Ruby structure peculiarities derived from X-ray data / V. Tsirelson, M. Antipin, R. Gerr, R. Ozerov, Y. Struchkov // Physica Status Solidi A. - 1985. -Vol. 87.-P. 425-433.

132. Shamala, K.S. Studies on optical and dielectric properties of A1203 thin films prepared by electron beam evaporation and spray pyrolysis method / K.S. Shamala, L.C.S. Murthy, K. Narasimha Rao // Materials Science and Engineering B. - 2004. -Vol. 106.-P. 269.

133. Nohira, H. Characterization of ALCVD-A1203 and Zr02 layer using X-ray photoelectron spectroscopy / H. Nohira, W. Tsai, W. Besling, E. Young, J. Petry, T. Conard, W. Vandervorst, S. De. Gendt, M. Heyns, J. Maes, M. Tuominen // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2002. - Vol. 303. - P. 83-87.

134. H.J. Kim, H.J. Property improvement of aluminium-oxide thin films deposited under photon radiation by using atomic layer deposition / H.J. Kim, S.Y. No, D. Eom, C.S. Hwang // Journal of the Korean Physical Society. - 2006. - Vol. 49. - P. 1271-1275.

135. French, R.H. Electronic structure of a-Al203 with comparison to AlON and A1N / R.H. French // Journal of the American ceramic society. - 1990. - Vol. 73. - P. 477-489.

136. Lodziana, Z. Adsorption of Cu and Pd on a-Al203 (0001) surfaces with different stoichiometries / Z. Lodziana, J.K. Norskov / J. Chem. Phys. - 2001. -Vol. 115.-P. 11261.

137. Брытов, И.А. Рентгеноспектральное исследование электронного строения окислов кремния и алюминия / И.А. Брытов, Ю.Н. Ромащенко // Физика твердого тела.- 1978.-Т. 20.-С. 664.

138. Шапошников, А.В. Электронная структура и эффективные массы электронов и дырок в альфа и бета фазах нитрида кремния / А.В. Шапошников, Д.В. Гриценко, И.П. Петренко, О.П. Пчеляков, В.А. Гриценко, С.Б. Эренбург, Н.В. Бауск, A.M. Бадалян, Ю.В. Шубин, Т.П. Смирнова, X. Вонг, Ч.В. Ким // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2006. - Т. 129.-С.914.

139. Шеин, И.Р. Энергетическая структура и рентгеновские спектры фенакита Be2Si04 / И.Р. Шеин, R. Wilks, A. Moewes, Э.З. Курмаев, Д.А. Зацепин, А.И. Кухаренко, С.О. Чолах // Физика твердого тела. - 2006. - Т. 50. - С. 594.

140. Перевалов, Т.В. Применение и электронная структура диэлектриков с высокой диэлектрической проницаемостью / Т.В. Перевалов, В.А. Гриценко // Успехи физических наук. - 2010. - Т. 180. - С. 587-603.

141. Kerber, A. Charge trapping and dielectric reliability of Si02 - A1203 gate stacks with TiN electrodes / A. Kerber, E. Carter, R. Degraeve, P. Roussel, L. Pantisano, T. Kauerauf, G. Groeseneken, H.E. Maes, U. Schwalke // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2003. - Vol. 50. - P. 1261-1269.

142. Перевалов, Т.В. Электронная структура а-А1203: ab initio моделирование и сравнение с экспериментом / Т.В. Перевалов, А.В. Шапошников, В.А. Гриценко, X. Вонг, Ж.Х. Хан, Ч.В. Ким // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. -2007. - Vol. 85. - Р. 197-201.

143. Saw, K.G. Surface reconstruction of of а-(0001) sapphire: An AFM, XPS, AES and EELS investigation / K.G. Saw // J. Materials Sience. - 2004. - Vol. 39. - P. 2911.

144. Ellis, D.E. Cluster Models of Bulk, Surface, and Impurity Structure in a-Alumina / D.E. Ellis, J. Guo, D.J. Lam // Journal of the American Ceramic Society. - 1994. -Vol. 77.-P. 398.

145. Blonski, S. Molecular dynamics simulations of a-alumina and y-alumina surfaces / S. Blonski, S. H.Garofalini // Surf. Sci. - 1993. - Vol. 295. - P. 263.

146. Carrasco, J. Theoretical study of bulk and surface oxygen and aluminum vacancies in a-Al203 / J. Carrasco, J.R.B. Gomes, F. Illas // Phys. Rev. B. - 2004. - Vol. 69. - P. 064116-064128.

147. Ahn, J. Composition and structure of the Al203{0001}-(lxl) surface / J. Ahn, J.W. Rabalais // Surf. Sci. - 1997. - Vol. 388. - P. 121.

148. Tasker, P.W. The stability of ionic crystal surfaces / P.W. Tasker // J. Phys. C: Solid State Phys. - 1979. -V. 12. - P. 4977.

149. Godin, T.J. Atomic and electronic structure of the corundum (a-alumina) (0001) surface / T.J. Godin, J.P. La Femina // Phys. Rev. B. - 1994. -Vol. 49.-P. 7691-7696.

150. Meyer, B. Density-functional study of the structure and stability of ZnO surfaces / B. Meyer, D. Marx // Phys. Rev. B. - 2003. - Vol. 67. - P. 035403.

151. Soltys J. A comparative DFT study of electronic properties of 2H-, 4H- and 6H-SiC(0001) and SiC(000l) clean surfaces: significance of the surface Stark effect

/ J. Soltys, J. Piechota, M. Lopuszynski, S. Krukowski // New J. Phys. - 2010. -Vol. 12.-P. 043024-043041.

152. Finnis, M.W. The theory of metal - ceramic interfaces / M.W. Finnis // J. Phys.: Condens. Matter. - 1996. - Vol.8. - P. 5811.

153. Lide, D.R. CRC handbook on Chemistry and Physics / D.R. Lide. - London: CRC Press, 89 ed. -2008. - P. 12-114.

154. Wang, X. Effect of the environment on a-Al203 (0001) surface structures / X. Wang, A. Chaka, M. Schleffler // Phys. Rev. Lett. - 2000. - Vol. 84. - P. 3650.

155. Manassidis, I. Structure of the (0001) surface of a-Al203 from first principles calculations / I. Manassidis, A. De Vita, M.J. Gillian // Surf. Sci. Lett. - 1993. -Vol. 285.-P. L517-L521.

156. Sherwood, P.M.A. Metals having phosphate protective films / P.M.A. Sherwood, J.A. Rotole // U.S. Patent. - 2000. - № 6066403. - 16 p.

157. Meyer, B. Ab initio study ofBaTi03 and PbTi03 surfaces in external electric fields / B. Meyer, D. Vanderbilt // Phys. Rev. B. - 2000. - Vol. 63. - P. 205426.

158. Bengtsson, L. Dipole correction for surface supercell calculations / L. Bengtsson // Phys. Rev. B. - 1999. - Vol. 59. - P. 12301-12304.

159. Stephens, M. Study of wall coatings for vapor - cell laser traps / M. Stephens, R. Rhodes, C. Wieman // J. Appl. Phys. - 1994. - Vol. 76. - P. 3479.

160. Haynes, W.M. Handbook of chemistry and physics / W.M. Haynes // Boca Raton, Florida: CRC press, 91 ed. - 2010. - 2800 p.

161. Sheng, L. Ab Initio Study of Xe Adsorption on Graphene / L. Sheng, Y. Ono, T. Taketsugu // J. Phys. Chem. C. - 2010. - Vol. 114. - P. 3544.

162. Sheka, E.F. Odd electrons approach to covalent chemistry and magnetism of singlewall carbon nanotubes and graphene / E.F. Sheka, L.A. Chernozatonskii // Наноструктуры. Математическая физика и моделирование. - 2009. -Т. 1.-С. 115-149.

163. Greenwood, N.N. Chemistry of the Elements / N.N. Greenwood, A. Earnshaw. -Oxford: Butterworth-Heinemann, 2nd ed. - 1997. - 1600 p.

164. Мотт Н.Ф. Переходы металл-изолятор / Н.Ф. Мотт; пер. с англ., М.: Наука. -1979.-342 с.

165. Shaked, Н. low-temperature magnetic structure of MnO: a high-resolution neutron-diffraction study / H. Shaked, J. Faber Jr., R.L. Hitterman // Phys. Rev. B. - 1988. -Vol. 38.-P. 11901-11903.

166. Fender, B.E.F. Covalency Parameters in MnO, Alpha-MnS, and NiO / B.E.F. Fender, A.J. Jacobson, F.A. Wegwood // J. Chem. Phys.- 1968. - Vol. 48. - P. 990.

167. Wyckoff, R.W.G. Crystal Structures / New York: Interscience Publishers Inc., 2 ed., Vol. 2.-1964.-596 p.

168. Setyawan, W. High-throughput electronic structure calculations: challenges and tools / W. Setyawan, S. Curtarolo // Сотр. Mat. Sci. - 2010. - Vol. 49. - P. 299-312.

169. Cococcioni, M. A LDA+U study of selected iron compounds / M. Cococcioni // PhD. Thesis.-2002,- 115 p.

170. Dudarev S.L. Electron-energy-loss spectra and the structural stability of nickel oxide: An LSDA+U study / S.L. Dudarev, G.A. Botton, S.Y. Savrasov, C.J. Humphreys, A.P. Sutton // Phys. Rev. B. - 1998. - Vol. 57. - P. 1505-1509.

171. Искандеров, P.H. Исследование спектров поглощения монокристаллов MnO / Р.Н. Искандеров, И.А. Драбкин, JI.T. Емельянова, Я.М. Ксендзов // Физика твердого тела. - 1968. - Т. 10. - С. 2573.

172. Ксендзов, Я.М. Электронная структура MnO / Я.М. Ксендзов, И.Л. Коробова, К.К. Сидорин, Г.П. Старцев // Физика твердого тела. - 1976. - Т. 18. - С. 173.

173. Cheetham, А.К. Magnetic ordering and exchange effects in the antiferromagnetic solid solutions MnxNii-xO / A.K. Cheetham, D.A.O. Hope // Phys. Rev. B. - 1983. -Vol. 27. - P. 6964-6967.

174. Sze, S.M. Physics of Semiconductor Devices / S.M. Sze, New York: Wiley-Interscience, 2 ed. - 1981. - 880 p.

175. Harrison, W.A. Electronic structure and the properties of solids: The physics of the chemical bond / W.A. Harrison, New York: Dover Publications. - 1989. - 585 p.

176. Witowski, A.M. Electron effective mass in hexagonal GaN / A.M. Witowski, K. Pakula, J.M. Baranowski, M.L. Sadowski, P. Wyder // Applied Physics Letters. -1999.-Vol. 75.-P. 4154.

177. McCann, E. Asymmetry gap in the electronic band structure of bilayer graphene / E. McCann // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol. 74. - P. 161403(R).

178. Усачёв, Д.Ю. Морфология графена на поверхностях монокристалла Ni. Экспериментальное и теоретическое исследование / Д.Ю. Усачёв, A.M. Добротворский, A.M. Шикин, В.К. Адамчук, А.Ю. Варыхалов, О. Rader, W. Gudat // Труды I Междунар. симп. «Физика низкоразмерных систем и поверхностей - LDS-2008». - Ростов-на-Дону-п.Лоо. - 2008. - Т.1. - С. 5-9.

179. Федоров, А.В. Структура графена на поверхности Ni(110) / А.В. Федоров, А.Ю. Варыхалов, A.M. Добротворский, А.Г. Чикина, В.К. Адамчук, Д.Ю. Усачев // Физика твердого тела. - 2011. - Т. 53. - С. 1850.

180. Рутьков, Е.В. Физико-химические процессы в многофазных системах на поверхности металлов с участием наноуглерода: Сегрегация, растворение, зарождение и рост графена / Е.В. Рутьков, Н.Р. Таль // Труды I Междунар. симп. «Физика низкоразмерных систем и поверхностей - LDS-2008». - Ростов-на-Дону-п.Лоо.-2008.-Т.1.-С. 85-86.

181. Dobrotvorskii, A.M. A quasifermion approach to modelling interatomic interactions in solids / A.M. Dobrotvorskii, O.V. Afanasjeva // J. Phys.: Condens. Matter. - 1993. -Vol. 5.-P. 8839.

182. Pong, W.F. X-ray absorption studies of carbon-related materials / W.F. Pong, C.L. Yueh, Y.D. Chang, M.-H. Tsai, Y.K. Chang, Y.Y. Chen, J.F. Lee, S.L. Wei, C.Y. Wen, L.C. Chen, K.H. Chen, I.N. Lin, H.F. Cheng // J. Synchrotron Rad. - 2001. -Vol. 8.-P. 145-149.

183. Wang, Q. Magnetism and energetics of Mn-Doped ZnO (10Г0) thin films / Q. Wang, Q. Sun, B.K. Rao, P. Jena // Phys. Rev. B. - 2004. - Vol. 69. - P. 233310-233312.

184. Bannikov, V.V. Magnetism without magnetic ions in non-magnetic perovskites SrTi03, SrZr03 and SrSn03 / V.V. Bannikov, I.R. Shein, V.L. Kozhevnikov, A.L. Ivanovskii // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2008. -Vol. 320.-P. 936-942.

185. Банников, В.В. Зонная структура, упругие, магнитные свойства и стабильность антиперовскитов MCNi3 (М = Y, Ag) по данным расчетов FLAPW-GGA / В.В. Банников, И.Р. Шеин, A.JI. Ивановский // Физика твердого тела. - 2007. -Т. 49.-С. 1626.

Список публикаций автора по теме диссертации

А1. Илясов, В.В. Компьютерное моделирование сверхрешеток типа MR/MxMe xR/MyMei.yR (М = В, Al, Si; Me = В, Al, In; R = N, С) на А12Оэ (0001): структурные и электронные свойства/ В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров, И.В. Ёршов, Н.В. Пруцакова, И.С. Усик// Труды 4 междунар. науч.-практ. конф. «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование». - Санкт-Петербург. - 2007. - Т.1. - С. 186-187.

А2. Илясов, В.В. Сверхрешетки типа MR/M^Me,_yR/MyMe,_yR (М= В, Al, Si; Me = В, Al, In; R = N, С) на A1203 (0001): структурные и электронные свойства/ В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров, М.А. Ольховой, И.В. Ершов, И.С. Усик// Труды 10 Междунар. междисциплинар. симп. «Упорядочение в минералах и сплавах - ОМА-Ю».-Ростов-на-Дону-п.Лоо. - 2007. -Т.1.-С. 133-136.

A3. Илясов, В.В. АЬ initio расчёты зонной структуры и Mn A'-XANES спектры в системе MnO/CNTs/ В.В. Илясов, Д.А. Великохатцкий, И.В. Бршов, И.Я. Никифоров, Т.П. Жданова// Труды I Междунар. симп. «Физика низкоразмерных систем и поверхностей - 1Т)8-2008».-Ростов-на-Дону-п.Лоо. - 2008. - Т.1. - С. 188-191.

А4. Ilyasov, V.V. Zone structure and chemical bonds of two-dimensional system MG/Mn0(001): Ab initio study/ V.V. Ilyasov, B.C. Meshi, A.A. Ryzhkin, I.V. Ershov, I.Ya. Nikiforov, D.A. Velikohatzky// Тез. докл. на англ. яз.

Междунар. конф. «International workshop on fullerens and atomic clusters — IWFAC'09». - Санкт-Петербург. - 2009. - P. 253.

A5. Илясов, B.B. Зонная структура систем пониженной размерности GaxAfei.xN/ GayM?i_yN/GaN/Al203(000 1) (Me = Al, In): Ab initio расчеты/ B.B. Илясов, Д.А. Великохатский, И.В. Ершов, И .Я. Никифоров, Т.П. Жданова, И.С. Усик// Фазовые переходы, упорядоченные состояния и новые материалы. -2009. - Т.7. - С. 1-4.

А6. Илясов, В.В. Ab initio изучение стабильности и химической связи двумерной системы С/Мп0(001)/ В.В. Илясов, Д.А. Великохатцкий, И.В. Ершов, И.Я. Никифоров, Т.П. Жданова// Труды 12 Междунар. междисциплинар. симп. «Упорядочение в минералах и сплавах - ОМА-12».-Ростов-на-Дону-п.Лоо. - 2009. - Т. 1. - С. 193-196

А7. Илясов, В.В. Электронная структура и магнитные свойства двумерной системы C/Mn0(001): Ab initio расчеты/ В.В. Илясов, Д.А. Великохатцкий, И.В. Ершов, И.Я. Никифоров, Т.П. Жданова// Фазовые переходы, упорядоченные состояния и новые материалы. - 2010. - Т.2. - С. 1-5.

А8. Илясов, В.В. Локализованные электронные состояния и магнитные свойства двумерной системы MG/Mn0(001)/ В.В. Илясов, И.В. Ершов, И.Я. Никифоров, Т.П. Жданова// Труды 13 Междунар. междисциплинар. симп. «Упорядочение в минералах и сплавах - ОМА-13». - Ростов-на-Дону-п.Лоо. - 2010. - Т.1. - С. 166-169

А9. Илясов, В.В. Зонная структура интерфейса двумерной системы графен/MnO /В.В. Илясов, И.В. Ершов, И.Я. Никифоров, Т.П. Жданова // Фазовые переходы, упорядоченные состояния и новые материалы.-2010.-Т.10.-С. 1-4.

А10. Илясов, В.В. Изучение возможности синтеза двумерной системы графен/МеО как возможной базы новых материалов для спинтроники/ В.В. Илясов, Б.Ч. Месхи, А.А. Рыжкин, И.В. Ершов, И.Я. Никифоров // Труды I Междунар. симп. «Физика низкоразмерных систем и поверхностей - LDS-2». - Ростов-на-Дону-п.Лоо. - 2010. - Т.1. - С. 100-103.

All. Илясов, B.B. Синтез фракталов углеродных наноструктур на поверхности оксида алюминия методом лазерной абляции/ В.В. Илясов, Б.Ч. Месхи, A.A. Рыжкин, И.В. Ершов, Г.А. Ковалев, P.A. Фридрих// Труды Междунар. науч.-техн. конф. и молодеж. шк. - семинара «Нанотехнологии-2010». - п. Дивномоское - Таганрог. - 2010. -Т.1.-С. 209-211.

Al2. Козаков А.Т. Электронное строение монокристаллических феррита висмута и гематита: рентгеноэлектронное исследование и расчет/ А.Т. Козаков, К.А. Гуглев, В.В. Илясов, И.В. Ершов, A.B. Никольский, В.Г. Смотраков, В.В. Еремкин // Физика твердого тела. - 2011. - Т.1. - С. 41-47. А13. Илясов, В.В. Моделирование и синтез планарных наноструктур типа «графен/оксид металла» для спинтроники/ В.В. Илясов, Б.Ч. Месхи, A.A. Рыжкин, И.В. Ершов, Г.А. Ковалев, О.В. Илясова, P.A. Фридрих// Труды всерос. конф. «Нано 2011». - Москва. - 2011. - С. 220. А14. Илясов, В.В. Локализованные электронные состояния и магнитные свойства на границе раздела двумерной системы Графен/Мп0(001)/ В.В. Илясов, И.В. Ершов, И.Я. Никифоров, Т.П. Жданова, Д.А, Великохатцкий// Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2011. - Вып. 8. - С. 50-60. Al5. Ershov I.V. Ab initio study of surface states at the graphene /Al203(0001) interface/ I.V. Ershov// Тез. объедин. междунар. симп. на англ. яз. «Advanced carbon nanostructures - ACN-2011». - Санкт-Петербург. - 2011. - P.77 Al6. Ilyasov, V.V. Substrate-induced magnetism in epitaxial single layer graphene/ V.V. Ilyasov, B.C. Meshi, A.A. Ryzhkin, I.V. Ershov, A.V. Ilyasov// Тез. объедин. междунар. симп. на англ. яз. «Advanced carbon nanostructures - ACN-2011». - Санкт-Петербург.-2011. - P.82 Al7. Илясов, В.В. Первопринципные расчеты параметров химической связи и зонной структуры двумерной системы Графен/Мп0(001)/ В.В. Илясов, И.В. Ершов, Д.А. Великохатцкий, И.Я. Никифоров, Т.П. Жданова// Журнал структурной химии - 2011. - Т. 52. - Вып. 5. - С. 879-890

А18. Илясов, В.В. Аномалии геометрии поверхности Ферми и транспортных свойств в квазидвумерных ферромагнитных пленках SLG/Mn0(001) и MnO(OOl)/ В .В.Илясов, Б.Ч. Месхи, А.А. Рыжкин, И.В. Ершов, И.Я. Никифоров// Материалы III Междунар. междисциплинар. симп. «Среды со структурным и магнитным упорядочением - Multiferroics-З». - Ростов-на-Дону-п.Лоо. - 2011. - С.48-53.

А19. Ilyasov, V.V. Localized Electron States and Magnetic Properties at the Interface of a Two-Dimensional Graphene/Mn0(001) System/V.V. Ilyasov, I.V. Ershov, I.Ya. Nikiforov, D.A. Velikochazkii, T.P. Zhdanova// J. Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. - 2011. - Vol. 5. -No. 4.- P. 754-763.

A20. Илясов, В.В. Поверхностные состояния в интерфейсе двумерной системы графен/А1203(0001)/В.В. Илясов, И.В. Ершов// Труды 14 Междунар. междисциплинар. симп. «Упорядочение в минералах и сплавах - ОМА-14».-Ростов-на-Дону-п.Лоо. - 2011. - Т. 1. - С. 134-137

А21. Илясов, В.В. Ab initio исследование адсорбции водорода на поверхности (0001) а-А1203/ В.В. Илясов, И.В. Ершов// Фазовые переходы, упорядоченные состояния и новые материалы. - 2011. - Т.10. - С. 5-8.

А22. Ilyasov, V.V. Materials for spintronics: Magnetic and transport properties of ultrathin (monolayer graphene)/MnO(001) and MnO(OOl) films/V.V. Ilyasov, B.C. Meshi, A.A. Ryzhkin, I.V. Ershov, I. Ya. Nikiforov, A.V. Ilyasov// Journal of modern physics - 2011. - V.2, P. 1120-1135.

A23. Илясов, В.В. Ультратонкие углеродные пленки на сапфире, выращенные методом лазерной абляции: Синтез и АСМ-исследование/ В.В. Илясов, Б.Ч. Месхи, А.А. Рыжкин, И.В. Ершов//Вестник ДГТУ. -2012. - Вып.1. - С.31-35.

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.