В данной работе исследуются термоэлектрические характеристики углеродных нанотрубок. Была изучена дифференциальная термоЭДС однослойных углеродных нанотрубок типа «zig-zag», которое находятся во внешнем продольном постоянном электрическом поле. Динамика электронной подсистемы трубок описывается при помощи квазиклассического метода с использованием кинетического уравнения Больцмана. Так же выведена формула для коэффициента дифференциальной термоЭДС и показана нелинейная зависимость от величины напряженности внешнего поля. Для расчета термоэлектрических характеристик углеродных нанотрубок использовался метод разложения их периодического закона дисперсии в ряд Фурье. С его помощью определяются транспортные характеристики: электропроводность, коэффициент Холла, теплопроводность и другие. При вычислении коэффициента дифференциальной термоЭДС была использована методика по изучению зависимости дифференциальной термоЭДС от напряженности внешнего постоянного электрического поля для углеродных нанотрубок типа «зигзаг». В итоге все полученные результаты могут быть использованы для разработки биосенсоров на основе углеродных наноструктур.
нанотрубки, термоэдс, электропроводность, наноструктуры, сенсоры
1. Schedin F., Geim A.K., Morozov S.V., Hill E.V., Blake P., Katsnelson M.I., Novoselov K.S. Detection of individual gas molecules adsorbed on grapheme. Nature Materials, 2007, vol. 6, pp. 652-655.
2. Варламов А.А., Кавокин А.В., Лукьянчук И.А., Шарапов С.Г. Аномальные термоэлектрические и термомагнитные свойства графена. УФН, 2012, т. 182, с. 1229-1234. [Varlamov A.A., Kavokin A.V., Lukyanchuk I.A., Sharapov S.G. Anomalous thermoelectric and thermomagnetic properties of graphene. UFN, 2012, vol. 182, pp. 1229-1234 (In Russ.)]
3. Sharapov S.G., Varlamov A.A. Anomalous growth of thermoelectric power in gapped grapheme. Phys. Rev. В., 2012, vol. 86, p. 035430.
4. Дьячков П.Н. Электронные свойства и применение нанотрубок. М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2010, 488 с. [Diachkov P.N. Electronic properties and application of nanotubes. M.: BINOM, Laboratory of knowledge, 2010, 488 p. (In Russ.)]
5. Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Eklund P.C. Science of fullerenes and carbon nanotubes. Acad. Press, New York, 1996, 965 p.
6. Белоненко М.Б., Лебедев Н.Г., Судоргин С.А. Коэффициенты диффузии и проводимости полупроводниковых углеродных нанотрубок во внешнем электрическом поле. ФТТ, 2011, т. 53, с. 1841-1844. [Belonenko M.B., Lebedev N.G., Sudorgin S.A. Diffusion and conductivity coefficients of semiconductor carbon nanotubes in an external electric field. PoSS, 2011, vol. 53, pp. 1841-1844. (In Russ.)]
7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Физическая кинетика. М.: Физ.-мат. лит., 1979, 528 c. [Landau L.D., Lifshits E.M. Physical kinetics. M.: Fiz.-mat. lit., 1979, 528 p. (In Russ.)]
8. Булыгин А.С., Шмелев Г.М., Маглеванный И.И. Дифференциальная термоэдс сверхрешетки в сильном электрическом поле. ФТТ, 1999, т. 41, с. 1314-1316. [Bulygin A.S., Shmelev G.M., Maglevanny I.I. Differential thermoelectric power of a superlattice in a strong electric field. PoSS, 1999, vol. 41, p. 1314-1316 (In Russ.)]
9. Белоненко М.Б., Лебедев Н.Г., Судоргин С.А. Электропроводность и коэффициент диффузии электронов в бислое графена. ЖТФ, 2012, т. 82, с. 129-133. [Belonenko M.B., Lebedev N.G., Sudorgin S.A. Electrical conductivity and diffusion coefficient of electrons in graphene bilayer. JTF, 2012, vol. 82, pp. 129-133 (In Russ.)]
10. Sudorgin S.A., Belonenko M.B., Lebedev N.G. Effect of an electric field on the transport and diffusion properties of bilayer graphene ribbons. Physica Scripta, 2013, vol. 87, p. 015602.
11. Дыкман И.М., Томчук П.М. Явления переноса и флуктуации в полупроводниках. Наук. думка, Киев, 1981, 320 c. [Dykman I.M., Tomchuk P.M. Transport and fluctuation phenomena in semiconductors. Nauk. Dumka, Kiev, 1981, 320 p. (In Russ.)]
12. Small J., Perez K., Kim P. Modulation of Thermoelectric power of Individual Carbon Nanotubes. Phys. Rev. Lett., 2003, vol. 91, p. 256801.
13. Small J., Kim P. Thermopower measurement of individual single walled nanotubes. Microscale thermophysical engineering, 2004, vol. 8, p. 1.
14. Egorushkin V.E., Melnikova N.V., Bobenko N.G., Ponomarev A.N. Low-temperature thermopower in disordered carbon nanotubes. Nanosystems: physics, chemistry, mathematics, 2013, vol. 4, pp. 622-629.
15. Елецкий А.В. Транспортные свойства углеродных нанотрубок. УФН, 2009, т. 179, № 3, с. 225-242. [Eletsky A.V. Transport properties of carbon nanotubes. UFN, 2009, vol. 179, no. 3, pp. 225-242. (In Russ.)]
