Естественные и технические науки, № 6, 2012
Квашнин А.Г., аспирант Квашнина Ю.А., аспирант (Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов, Московский физико-технический институт (государственный университет))
Антипина Л.Ю., кандидат физико-математических наук, научный сотрудник
Сорокин П.Б., кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник
(Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов)
ЗАВИСИМОСТЬ ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ «МНОГОСЛОЙНЫЙ ГРАФЕН-СВЕРХТОНКАЯ АЛМАЗНАЯ ПЛЁНКА»
ОТ ИХ ТОЛЩИНЫ
В работе была получена фазовая диаграмма перехода «многослойный графен-алмазная плёнка нанометровой толщины» в зависимости от толщины структур. Полученные результаты находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными.
Ключевые слова: алмазные пленки, фазовый переход, графен.
THE DEPENDENCE OF PRESSURE AND TEMPERATURE OF PHASE TRANSITION
«MULTILAYERED GRAPHENE-ULTRATHIN DIAMOND FILMS» ON THE THICKNESS
Phase diagram of transition «multilayered graphene-diamond film with nanometer thickness» with dependence from the films thickness was obtained. Obtained results are in a good agreement with experimental data.
Keywords: diamond films, phase transition, graphene.
Сверхтонкая алмазная плёнка нанометровой толщины (САП) с поверхностью (111) может быть представлена как ромбоэдрический многослойный графен с химически связанными соседними слоями [1]. Данные структуры представляют собой большой интерес в связи с тем, что в отличие от графена, они проявляют полупроводниковые свойства, а также имеют прямую запрещённую зону в зонной структуре, что позволяет использовать их в качестве рабочей среды для лазеров [2].
Интересным вопросом является возможность получения САП путём прямого сжатия многослойного графена. Используя теорию функционала электронной плотности можно численно рассчитать и построить фазовую диаграмму, для чего необходимо рассчитать свободную энергию Гиббса для обеих фаз при различных давлениях и температурах [3].
Было получено соотношение между давлением и температурой перехода в зависимости от толщины плёнок:
I'M = -0016 •T-11248 + 0-002 -T + 2.36, (1)
d
Естественные и технические науки, № 6, 2012
где d - толщина алмазной плёнки, 2.36 ГПа - давление перехода графита в алмаз при 0 K. Из соотношения (1) видно, что при увеличении толщины пленок зависимость давления фазового перехода стремится к зависимости давления перехода графит-алмаз, при этом наклон прямой Ptrans(T) стремится к экспериментальным данным для алмаза [4], что дополнительно говорит о корректности полученного результата. Также следует отметить, давление фазового перехода гиперболически уменьшается с ~15 ГПа с увеличением толщины пленок и начинает приближаться к давлению перехода «графит-алмаз» при толщине ~10 нм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Zhu L. et al. // Nanotechnology, 2011. V. 22 (18). P. 185202.
2. Chernozatonskii L.A. et al. // J. Phys. Chem. C, 2011. V. 115 (1). P. 132-136.
3. Luo W, Windl W. // Carbon, 2009. V. 47 (2). P. 367-383.
4. Bundy F.P. // Physica A, 1989. V. 156 (1). P. 169-178.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.