Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Szén nanocsövek STM leképezésének elméleti vizsgálata Tapasztó Levente www.nanotechnology.hu Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézet.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Szén nanocsövek STM leképezésének elméleti vizsgálata Tapasztó Levente www.nanotechnology.hu Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézet."— Előadás másolata:

1 Szén nanocsövek STM leképezésének elméleti vizsgálata Tapasztó Levente Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézet

2 1D alagutazási elmélet

3 Az alagútáram kialakulása A két elektróda távol van egymástól Ha az elektródákat nm távolságba hozzuk kialakul a kontakt potenciál U T előfeszítés hatására kialakul az I T alagútáram

4 Módszerek az alagutazás elméleti leírására Perturbatív közelítésPotenciálgáton való szóródás A hullámfüggvény a teljes rendszer sajátfüggvénye! A hullámfüggvények a különálló elektródák saját függvényei de nem a sajátfüggvénye teljes rendszernek! A perturbatív közelítés akkor ad jó eredményt, ha a hullámfüggvények átfedése csekély, azaz az elektródák csatolása elhanyagolható!

5 Az STM mérés szén nanocsövön: alagutazás 3D potenciálgáton 1D alagutazás: két sík felületű elektróda – egzaktul megoldható 3D alagutazás: egzaktul nem oldható meg!!! Perturbációs közelítés alkalmazása Numerikus megoldási módszer

6 A 3D szórás numerikus megoldása Hullámcsomag dinamikai számítások Numerikusan oldja meg a 3D időfüggő Schrödinger egyenletet. Nem perturbatív közelítés: az összes többszörös szórási tagot figyelembe veszi! Teljes transzmisszió: T = 10 -3, gyenge csatolás

7 Az STM perturbatív elmélete ahol Az integrált a két elektróda között felvett tetszőleges síkon kell elvégezni Ismerni kell az elektródák hullámfüggvényeit ! A csatolási mátrixelem M t,m a két elektróda hullámfüggvényeinek az átfedésével arányos

8 Tersoff-Hamann közelítés - a tű egy pontszerű áramforrás, kis feszültségek határértéke Au(110) 2x1 és 3x1 felületi DOS szintvonalak Az STM mérés során a minta egy konstans elektron-állapotsűrűség felületét képezzük le! J. Tersoff et al, PRB 31, 805 (1985) Az STM nem a minta felületi topológiáját képezi le!

9 A perturbációs közelítés alkalmazása szén nanocsöveken végzett STM mérések modellezésére A jellium cső analitikus hullámfüggvényei m = 0 m = 1m = 2 m = 1m = 2 Az alapállapot nem degenerált, az összes gerjesztett állapot kétszeresen elfajult

10 A tű-nanocső és nanocső-hordozó átmenet összehasonlítása -A tű-nanocső átmenet ellenállása jóval nagyobb, mint a nanocső-hordozó alagútátmenet ellenállása a tű-cső átmenet határozza meg az STM képet Analógia a sorba kötött ellenállásokkal: Az R tű-cső ellenállás határozza meg az alagútáram értékét.

11 Összehasonlítás a 3D szórás elméleti eredményekkel a nanocsövön található valószínűségi töltés 1. lépés: a cső feltöltődik 2. lépés: a tűn és a hordozón keresztül a cső kiürül

12 Az alagútáram távolságfüggése ahol: 1D : A potenciálgát 3D görbült geometriájára nem érvényes az 1D alagutazási elmélet! Bevezetjük az effektív kilépési munka fogalmát!

13 Az STM képen a nanocsövek látszólagos magassága mindig kisebb a valódi magaságuknál. A kilapulás mértéke arányos a tű cső távolsággal ! Nanocsövek látszólagos magassága

14 G. I. Márk et al Phys.Rev.B 58(1998)12645 STM állandó áramú üzemmód szimulációja

15 A tű-cső alagútcsatorna távolságfüggése A tű-cső távolság növekedésével az alagútcsatorna kiszélesedik! Az STM laterális felbontása csökken! Atomi felbontás feltétele kis tű-cső távolság! kis feszültség + nagy alagút áramerősség

16 Összefoglalás - Kettős alagútköz: A tű-nanocső alagút-átmenet ellenállása jóval nagyobb a cső-hordozó átmenet ellenállásánál. Az STM kép kialakulásában csak az előbbi átmenetet játszik lényeges szerepet. - A nanocsövek görbülete szerepet játszik az alagútáram távolságfüggésében: távolsággal való lecsengése gyorsabb mint sík felület esetében a cső STM képének kilapulása - A tű és a cső közötti alagútcsatorna kiszélesedik a tű-cső távolság növelésével, ezért a jobb (atomi) felbontás eléréséhez kis tű-cső távolságok beállítása célszerű

17 A hordozó hatása a nanocső elektron- állapotaira Elsőrendű perturbációs korrekció az alapállapotra: A perturbációt a hordozó egy nagyon vékony felületi rétege okozza A perturbáció hatására: - az alapállapot energiája eltolódik - a degenerált állapotok felhasadnak A perturbáció távolságfüggése

18 A perturbált hullámfüggvények A perturbáció hatása: a különböző impulzusmomentumú állapotok keveredése A nanocső m = 0 hullámfüggvénye : m = 0 Perturbálatlan hullámfüggvényA hordozó jelenlétében


Letölteni ppt "Szén nanocsövek STM leképezésének elméleti vizsgálata Tapasztó Levente www.nanotechnology.hu Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézet."

Hasonló előadás


Google Hirdetések