Ab initio Berechnung des Elektronentransports in metallbeschichteten Kohlenstoffnanoröhrchen

• Main Author: Sommer, Jan
• Other Authors: Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Naturwissenschaften
• Format: Others
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Chemnitz 2012
• Subjects: Kohlenstoffnanoröhrchen; Kohlenstoffnanoröhren; Siesta; ab initio; CNT; DFT; Bandstruktur; Elektronentransport; metallbesetzt; carbon nanotube; cnt; dft; band structure; electron transport; metal doping; ddc:530; ddc:537; Kohlenstoff-Nanoröhre; Dichtefunktionalformalismus; Diskrete Fourier-Transformation; Bandstrukturberechnung
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-85760; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-85760; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/8576/BA_Jan_Sommer.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/8576/signatur.txt.asc

Kohlenstoffnanoröhrchen (engl. carbon nanotube, CNT) sind vielversprechende Kandidaten für den Ersatz von Kupferleitbahnen die bei weiterer Strukturverkleinerung von integrierten Schaltkreisen notwendig wird. In dieser Arbeit wird mit Hilfe von ab-initio Simulationen auf Basis der Dichtefunktionaltheorie die elektronische Struktur von halbleitenden CNTs beispielhaft anhand des (8,4)-CNTs untersucht. Nach Besetzung des CNT mit Metallatomen, hier Kobalt, zeigen sich massive Änderungen der Bandstruktur. Es reichen bereits überraschend kleine Mengen des Metalls aus, um einen starken Effekt zu erreichen. Die Änderungen der elektronischen Struktur sind stark abhängig von der genauen Position der Metallatome relativ zum Kohlenstoffgerüst der CNTs, der Einfluss der mechanischen Verformung des CNTs als Reaktion auf die Anlagerung ist hingegen sehr gering. Die relevanten Bänder der Kobaltatome liegen leicht unterhalt der Fermi-Energie und sorgen bei der Integration in die Bandstruktur des CNTs für die Schließung der Bandlücke und somit für die Transformation eines vorher halbleitenden CNTs in ein leitendes. Diese Transformation konnte auch mit Simulationsrechnungen zum Elektronentransport bestätigt werden. Ferner wurden bei weiteren Rechnungen eine ausgeprägte Spinabhängigkeit der Bandstruktur ermittelt, welche noch weiterer Untersuchung bedarf.