Метод определения упругих характеристик графена и других 2D-наноаллотропов

Для расчета и конструирования устройств наноэлектроники и нанофотоники, в которых используются графены и графеноподобные 2D-нано-аллотропы углерода, кремния и бинарных соединений типа АВ, большое значение имеет знание упругих характеристик и зависящих от них пьезоэлектрических, фотоупругих и других свойств 2D-материалов. В работе предложен простой и удобный для инженерных расчетов метод определения изотермических значений силовых констант, упругих жесткостей, модуля Юнга и коэффициента Пуассона для 2D-наноаллотропов элементов IV группы таблицы Менделеева и бинарных соединений типа АВ. Метод основан на модифицированном С.Ю. Давыдовым способе связывающих орбиталей Харрисона и модели Р. Китинга описания упругих свойств таких материалов. Показано, что метод позволяет проводить оценочные расчеты упругих свойств для известных синтезированных 2D кристаллических структур, а также для структур, «сконструированных» теоретически. Установлено, что наряду с графеном перспективными для наноэлектроники материалами могут стать монослойный гексагональный нитрид бора и другие бинарные соединения типа АВ в виде 2D-наноаллотропов различной симметрии, которые, кроме того, являются пьезоэлектриками. Это расширяет спектр возможных практических применений исследованных 2D-материалов (C, Si, BN, AlN, GaN, AlP, GaP) как с графеноподобной, так и с более сложной структурой. Результаты работы могут быть использованы при разработке акустоэлектронных линий задержки терагерцевого диапазона частот, пьезоэлектрических преобразователей для возбуждения и приема упругих волн в наномасштабных 2D-звукопроводах, а также пьезоэлектрических датчиков.
Рудольф Александрович Браже
Ульяновский государственный технический университет, г. Ульяновск, Россия
Дмитрий Андреевич Долгов
Ульяновский государственный технический университет, г. Ульяновск, Россия
Поделиться