Ионная проводимость бороуглеродных нанослоев типа ВС3
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-4-249-253
Аннотация
Исследования ионной проводимости и структуры, в которых она может реализоваться, очень важны для развития современных элементов питания. Использование новых материалов позволит избавиться от таких недостатков, как малое время жизни, малая энергоемкость и возможность утечек из батареи. Исследованы особенности ионной проводимости бороуглеродных нанослоев типа ВС3, различающихся взаимным расположением входящих в их состав атомов бора и углерода. Для этой цели смоделированы три вида нанослоев с различными вариантами атомного упорядочения бора и углерода в них. Эти слои содержали вакансию (V−дефект). Миграцию вакансии, вызывающую перераспределение электронной плотности в слое, интерпретировали как движение ионов, или ионную проводимость. Исследованы механизмы миграции вакансии и определены основные электронно− энергетические характеристики этих процессов. Определен наиболее предпочтительный для реализации ионной проводимости вариант бороуглеродного нанослоя.
При поддержке: Президент РФ
Об авторах
С. В. Борознин
Волгоградский государственный университет
Россия
Россия
Борознин Сергей Владимирович — кандидат физико−математических наук, доцент кафедры судебной экспертизы и физического материаловедения.
Университетский просп., д. 100, Волгоград, 400062.
И. В. Запороцкова
Волгоградский государственный университет
Россия
Россия
Запороцкова Ирина Владимировна — доктор физико−математических наук, профессор, директор института приоритетных технологий.
Университетский просп., д. 100, Волгоград, 400062.
Список литературы
1. Kumar, P. P. Ionic conduction in the solid state / P. P. Kumar, S. Yashonath // J. Chem. Sci. − 2006. − V. 118, iss. 1. − P. 135—154. DOI: 10.1007/BF02708775
2. Запороцкова, И. В. Углеродные и неуглеродные наноматериалы и композитные структуры на их основе: строение и электронные свойства / И. В. Запороцкова. − Волгоград : Изд−во ВолГУ, 2009. − 490 с.
3. Xue, Yafang. Excellent electrical conductivity of the exfoliated and fluorinated hexagonal boron nitride nanosheets / Yafang Xue, Qian Liu, Guanjie He, Kaibing Xu, Lin Jiang, Xianghua Hu, Junqing Hu // Nanoscale Research Letters. − 2013. − V. 8. − Art. no. 49(1−7). DOI: 10.1186/1556-276X-8-49
4. Islam, M. M. The ionic conductivity in lithium−boron oxide materials and its relation to structural, electronic and defect properties: insights from theory / M. M. Islam, T. Bredow, P. Heitjans // J. Phys.: Condens. Matter. − 2012. − V. 24, N 20. − P. 203201. DOI: 10.1088/0953-8984/24/20/203201
5. Roll, M. F. Ionic borohydride clusters for the next generation of boron thin−films: Nano−building blocks for electrochemical and refractory materials / M. F. Roll // J. Mater. Res. − 2016. − V. 31, iss. 18. − P. 2736—2748. DOI: 10.1557/jmr.2016.261
6. Maier, J. Nanoionics: ion transport and electrochemical storage in confined systems / J. Maier // Nature Materials. − 2005. − V. 4. − P. 805—815. DOI: 10.1038/nmat1513
7. Cohen, M . L . The physics of boron nitride nanotubes / M. L. Cohen, A. Zettl // Physics Today. − 2010. − V. 63, iss. 11. − P. 34—38. DOI: 10.1063/1.3518210
8. Bezugly, V. Highly conductive boron nanotubes: Transport properties, work functions, and structural stabilities / V. Bezugly, J. Kunstmann, B. Grundkötter−Stock, T. Frauenheim, T. Niehaus, G. Cuniberti // ACS Nano. − 2011. − V. 5, iss. 6. − P. 4997—5005. DOI: 10.1021/nn201099a
9. Fuentes, G. G. Formation and electronic properties of BC3 single−wall nanotubes upon boron substitution of carbon nanotubes / G. G. Fuentes, E. Borowiak−Palen, M. Knupfer, T. Pichler, J. Fink, L. Wirtz, A. Rubio // Phys. Rev. B. − 2004. − V. 69, iss. 24. − P. 245403. DOI: 10.1103/PhysRevB.69.245403
10. Miyamoto, Y. Electronic properties of tubule forms of hexagonal BC3 / Y. Miyamoto, A. Rubio, S. G. Louie, M. L. Cohen // Phys. Rev. B. − 1994. − V. 50, iss. 24. − P. 18360—18366. DOI: 10.1103/PhysRevB.50.18360
11. Jana, D. Effect of chemical doping of boron and nitrogen on the electronic, optical, and electrochemical properties of carbon nanotubes / D. Jana, C.−L. Sun, L.− C. Chen, K.−H. Chen // Prog. Mater. Sci. − 2013. − V. 58, iss. 5. − P. 565—635. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2013.01.003
12. Wang, R. Boron−doped carbon nanotubes serving as a novel chemical sensor for formaldehyde / R. Wang, D. Zhang, Y. Zhang, Ch. Liu // J. Phys. Chem. B. − 2006. − V. 110, iss. 37. − P. 18267—18271. DOI: 10.1021/jp061766+
13. Li, Y.−T. Effect of B/N co−doping on the stability and electronic structure of single−walled carbon nanotubes by first−principles theory / Y.−T. Li, T.−Ch. Chen // Nanotechnology. − 2009. − V. 20, N 37. − P. 375705. DOI: 10.1088/0957-4484/20/37/375705
14. Zeng, Haibo. «White graphenes»: Boron nitride nanoribbons via boron nitride nanotube unwrapping / Haibo Zeng, Chunyi Zhi, Zhuhua Zhang, Xianlong Wei, Xuebin Wang, Wanlin Guo, Yoshio Bando, D. Golberg // Nano Lett. − 2010. − V. 10, iss. 12. − P. 5049—5055. DOI: 10.1021/nl103251m
15. Dewar, M. J. S. Ground states of molecules. 38. The MNDO method. Approximations and parameters / M. J. S. Dewar, W. Thiel // J. Amer. Chem . Soc. − 1977. − V. 99, N 15. − P. 4899 — 4907. DOI: 10.1021/ja00457a004
16. Борознин, С. В. Электронное строение и характеристики некоторых видов борсодержащих нанотруб / С. В. Борознин, Е. В. Перевалова, И. В. Запороцкова, Д. И. Поликарпов // Вестник ВолГУ. Сер. 10. Инновационная деятельность. − 2012. − Вып. 6. − С. 81—86.
17. Павлов , П. В. Физика твердого тела / П. В. Павлов, Хохлов А. Ф. − М.: Высшая школа, 2000. − 494 c.
18. Ивановский, А. Л. Квантовая химия в материаловедении: Нанотубулярные формы вещества / А. Л. Ивановский . − Екатеринбург: Ин−тхимии твердого тела УрОРАН, 1999. − 176 с.
Рецензия
Для цитирования:
Борознин С.В., Запороцкова И.В. Ионная проводимость бороуглеродных нанослоев типа ВС3. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2016;19(4):249-253. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-4-249-253
For citation:
Boroznin S.V., Zaporotskova I.V. Study of vacancy migration as a function of boron substitution in carbon nanolayers. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2016;19(4):249-253. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-4-249-253
Просмотров:
787
Послать статью по эл. почте 