Расчет спектров комбинационного рассеяния света графеновых нанолент

С помощью теории функционала плотности в приближении локальной плотности рассчитаны спектры комбинационного рассеяния углеродных нанолент. Обнаружено, что во всех рассмотренных нами нанолентах существует три активные моды: это радиально-дышащая мода RBLM в области частот 346-474 cm-1, локализованная мода в области частот 1449-1462 cm-1 и графеноподобная мода на частоте около 1650 сm-1. Эти активные моды могут быть полезны для идентификации различных нанолент в экспериментах по комбинационному рассеянию света. Теоретические расчеты сравнивались с экспериментальными данными.

теория функционала плотности, приближение локальной плотности, теория возмущений функционала плотности, схема Монхорста-Пака, графеновая нанолента, рамановская спектроскопия, нанолента типа «кресло», нанолента типа «зигзаг», запрещенная зона, радиальная дыхательная мода

1. 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. - 100. - pp. 206803. - URL : https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.206803.

2. Zhang, Q. Graphene nanoribbon tunnel transistors / Q. Zhang, T. Fang, H. Xing, A. Seabaugh, D. Jena // IEEE Electron Device Letters. - 2008. - 29 (12). - pp. 1344-1346. - URL : https://doi.org/10.1109/LED.2008.2005650.

3. Stampfer, C. Tunable graphene single electron transistor / C. Stampfer, E. Schurtenberger, F. Molitor, J. G¨uttinger, T. Ihn, K. Ensslin // Nano Lett. - 2008. - 8. - pp. 2378-2383. - URL : https://doi.org/10.1021/nl801225h.

4. Ponomarenko, L. A. Chaotic Dirac billiard in graphene quantum dots / L. A. Ponomarenko, F. Schedin, M. I. Katsnelson, R. Yang, E. H. Hill, K. S. Novoselov, A. K. Geim // Science. - 2008. - 320. - pp. 356-358.

5. Castro Neto, A. H. The electronic properties of graphene / A. H. Castro Neto, Francisco Guinea, Nuno M. R. Peres, Kostya S. Novoselov, Andre K. Geim // Rev. Mod. Phys. - 2009. - 81. - pp. 181.

6. Abergel, D. S. L. Properties of graphene: a theoretical perspective / D. S. L. Abergel, V. Apalkov, J. Berashevich, K. Ziegler and Chakraborty // Advances in Physics. - 2010. - 59. - pp. 261-482.

7. Fujita, M. Peculiar localized state at zigzag graphite edge / M. Fujita, K. Wakabayashi, K. Nakadw and K. Kusakabe // J. Phys. Soc. Japan. - 1996. - 65. - pp. 1920-1923.

8. Nakada, K. Edge state in graphene ribbons : nanometer size effect and edge shape dependence / K. Nakada, M. Fujita, G. Dresselhaus and M. S. Dresselhaus // Phys. Rev. B. - 1996. - 54. - pp. 17954.

9. Sasaki, K. Local density of states at zigzag edges of carbon nanotubes and graphene / K. Sasaki, K. Sato, R. Saito, J. Jiang, S. Onari and Y. Tanaka // Phys. Rev. B. - 2007. - 75. - pp. 235430. - URL : https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.235430.

10. Sasaki, K. Theory of superconductivity of carbon nanotubes and graphene / K. Sasaki, J. Jiang, R. Saito, S. Onari and Y. Tanaka // J. Phys. Soc. Japan. -2007. - 76. - pp. 033702. - URL : https://doi.org/10.1143/JPSJ.76.033702.

11. Malard, L. M. Raman spectroscopy in graphene / L. M. Malard, M. A. Pimenta, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus // Phys. Rep. - 2009. - 473. - pp. 51-87.

12. Ferrari, A. C. Raman spectroscopy of graphene and graphite: Disorder, electron-phonon coupling, doping and nonadiabatic effects / A. C. Ferrari // Solid State Commun. - 2007. - 143. - pp. 47-57. - URL : https://doi.org/10.1016/j.ssc.2007.03.052.

13. Verzhbitskiy, I. A. Raman fingerprints of atomically precise graphene nanoribbons / I. A. Verzhbitskiy, M. D. Corato, A. Ruini, E. Molinari, A. Narita, Y. Hu, M. G. Schwab, M. Bruna, D. Yoon, S. Milana, X. Feng, K. Mullen, A. C. Ferrari, C. Casiraghi, and D. Prezzi // Nano Lett. - 2016. - 16 (6). - pp. 3442-3447. - URL : https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b04183.

14. Ferrari, A. C. Raman spectrum of graphene and graphene layers / A. C. Ferrari, J. C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K. S. Novoselov, S. Roth, A. K. Geim. // Phys. Rev. Lett. - 2006. - 97. - pp. 187401. - URL: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.187401.

15. Graf, D. Spatially resolved Raman spectroscopy of single-and few-layer graphene / D. Graf, F. Molitor, K. Ensslin, C. Stampfer, A. Jungen, C. Hierold, L. Wirtz // Nano Lett. - 2007. - 7. - pp. 238. - URL : https://doi.org/10.1021/nl061702a.

16. Stampfer, C. Raman imaging of doping domains in graphene on SiO2 / C. Stampfer, F. Molitor, D. Graf, K. Ensslin, A. Jungen, C. Hierold, L. Wirtz // Appl. Phys. Lett. - 2007. - 91. - pp. 241907.

17. Pisana S. Breakdown of the adiabatic Born-Oppenheimer approximation in graphene / S. Pisana, M. Lazzeri, C. Casiraghi, K. S. Novoselov, A. K. Geim, A. C. Ferrari, F. Mauri. // Nature Mat. 2007. - 6. - pp. 198-201.

18. Franc, G. Covalent Networks Through On-surface Chemistry in Ultra-high Vacuum: State-of-the-art and Recent Developments / G. Franc, A. Gourdon // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2011. - Vol. 13. - pp. 14283-14292.

19. Chen, Y. C. Molecular Bandgap Engineering of Bottom-up Synthesized Graphene Nanoribbon Heterojunctions / Chen Y. C., Cao T., Chen C., Pedramrazi Z., Haberer D., de Oteyza D. G., Fischer F. R., Louie S. G., Crommie M. F. // Nat. Nanotechnol. - 2015. - Vol.10. - pp. 156-160.

20. Cai, J. Atomically precise bottom-up fabrication of graphene nanoribbons / J. Cai, P. Ruffieux, R. Jaafar, M. Bieri, T. Braun, S. Blankenburg, M. Muoth, A. P. Seitsonen, M. Saleh, X. Feng, K. Mullen, and R. Fasel // Nature. - 2010. - 466. - pp. 470-473.

21. Talirz, L. On-surface synthesis of atomically precise graphene nanoribbons / L. Talirz, P. Ruffieux, and R. Fasel // Adv. Mater. - 2016. - 28 (29). -pp. 6222-6231.

22. Giannozzi, P. Vibrational and dielectric properties of C60 from density functional perturbation theory / P. Giannozzi and S. Baroni // J. Chem. Phys. - 1994. - 100. - pp. 8537-8539.

23. Malola, S. Raman spectra of single-walled carbon nanotubes with vacancies / S. Malola, H. Hakkinen, P. Koskinen // Phys. Rev. B. - 2008. - 77. - pp. 155412.

24. Wu, G. Raman modes of the deformed single-wall carbon nanotubes / G. Wu, J. Zhou, J. Dong, Phys. Rev. B. - 2005. - 72. - pp. 115411.

25. Malola, S. Effect of bending on Raman-active vibration modes of carbon nanotubes / S. Malola, H. H¨akkinen, P. Koskinen // Phys. Rev. B. - 2008. - 78. - pp 153409. - URL : https://doi.org/10.1103/PhysRevB.78.153409.

26. Jinming, Cai. Atomically precise bottom, -up fabrication of graphene nanoribbons / Jinming Cai, Pascal Ruffieux, Rached Jaafar, Marco Bieri, Thomas Braun, Stephan Blankenburg, Matthias Muoth Ari P. Seitsonen, Moussa Saleh, Xinliang Feng, Klaus Mu ¨llen & Roman Fasel // Nature. - 2010. - v. 466. - pp.470-473.

27. Juan Pablo Llinas. Short-channel field-effect transistors with 9-atom and 13-atom wide graphene nanoribbons / Juan Pablo Llinas, Andrew Fairbrother, Gabriela Borin Barin, Wu Shi, Kyunghoon Lee, Shuang Wu, Byung Yong Choi, Rohit Braganza, Jordan Lear, Nicholas Kau, Wonwoo Choi, Chen Chen, Zahra Pedramrazi, Tim Dumslaff, Akimitsu Narita, Xinliang Feng, Klaus Müllen, Felix Fischer2, Alex Zettl, Pascal Ruffieux, Eli Yablonovitch, Michael Crommie, Roman Fasel, Jeffrey Bokor // Nature Communications. - 2017. - v. 8. - pp.633-638.