Электропроводность на переменном токе гибридных пленок из углеродных и WS2-нанотрубок

  • Виталий Казимирович Ксеневич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Николай Иванович Горбачук Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Хо Вьет Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Михаил Владимирович Шуба НИУ «Институт ядерных проблем» БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Олеся Германовна Поддубская НИУ «Институт ядерных проблем» БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Дмитрий Иванович Юко НИУ «Институт ядерных проблем» БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Исследована электропроводность на переменном токе гибридных пленок из однослойных углеродных нанотрубок и неорганических нанотрубок дисульфида вольфрама с различным соотношением между органической и неорганической компонентами в частотном диапазоне 100 Гц – 1 МГц при значениях температуры, равных 4,2; 77; 300 К. Установлено, что при температурах 77 и 300 К активная (резистивная) часть импеданса гибридных пленок существенно превышала реактивную. При температуре 4,2 К обнаружено возрастание вклада реактивной составляющей (емкостного типа) в импеданс гибридных пленок, которое наблюдается при росте частоты и содержания нанотрубок WS2. Предложена эквивалентная схема замещения, характеризующая низкотемпературную электропроводность гибридных пленок на переменном токе, которая учитывает влияние контактных барьеров между углеродными нанотрубками.

Биографии авторов

Виталий Казимирович Ксеневич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; заведующий научно-исследовательской лабораторией физики электронных материалов кафедры физики полупроводников и наноэлектроники физического факультета

Николай Иванович Горбачук, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры физики полупроводников и наноэлектроники физического факультета

Хо Вьет, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

аспирант кафедры физики полупроводников и нано электроники физического факультета. Научный руководитель – В. К. Ксеневич

Михаил Владимирович Шуба, НИУ «Институт ядерных проблем» БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; ведущий научный сотрудник лаборатории наноэлектромагнетизма

Олеся Германовна Поддубская, НИУ «Институт ядерных проблем» БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории наноэлектромагнетизма

Дмитрий Иванович Юко, НИУ «Институт ядерных проблем» БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник лаборатории наноэлектромагнетизма

Литература

  1. Tenne R., Margulis L., Genut M., et al. Polyhedral and cylindrical structures of tungsten disulfide. Lett. Nat. 1992. Vol. 360, No. 6403. P. 444–446. DOI: 10.1038/360444a0.
  2. Feldman Y., Wasserman E., Srolovitz D. J., et al. High-Rate, Gas-Phase Growth of MoS2 Nested Inorganic Fulerenes and Nanotubes. Science. 1995. Vol. 267, No. 5195. P. 222–225. DOI: 10.1126/science.267.5195.222.
  3. Nath M., Rao C. N. M. MoSe2 and WSe2 nanotubes and related structures. Chem. Commun. 2001. No. 21. P. 2236–2237. DOI: 10.1039/B107296J.
  4. Li J. Y., Chen X. L., Qiao Z. Y., et al. Synthesis of GaN nanotubes. J. Mater. Sci. Lett. 2001. Vol. 20, No. 21. P. 1987–1988. DOI: 10.1023/A:1013155323435.
  5. Ivanovskaya V. V., Ivanovsky A. L. [On some directions of computer modeling of inorganic nanostructures]. Nanostruktury. Matem. fiz. modelirovanie. 2009. Vol. 1, No. 1. P. 7–24 (in Russ.).
  6. Deniz H., Qin L.-C. Determination of the chiral indices of tungsten disulfide (WS2 ) nanotubes by electron diffraction. Chem. Phys. Lett. 2012. Vol. 552. P. 92–96. DOI: 10.1016/j.cplett.2012.09.041.
  7. Seifert G., Terrones H., Terrones M., et al. Structure and Electronic Properties of MoS2 Nanotubes. Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 85, No. 1. P. 146–149. DOI: 10.1103/PhysRevLett.85.146.
  8. Seifert G., Terrones H., Terrones M., et al. On the electronic Properties of WS2 Nanotubes. Solid State Comm. 2000. Vol. 114, No. 5. P. 245–248. DOI: 10.1016/S0038-1098(00)00047-8.
  9. Zhang C., Ning Z., Liu Y., et al. Electrical transport properties on water and oxygen absorption. Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 101, No. 11. P. 113112-1–113112-5. DOI: 10.1063/1.4752440.
  10. Levi R., Bitton O., Leitus G., et al. Field-effect transistors based on WS2 nanotubes with high current-carrying capacity. Nano Lett. 2013. Vol. 13, No. 8. P. 3736–3741. DOI: 10.1021/nl401675k.
  11. Sedova A., Khodorov S., Ehre D., et al. Dielectric and Electrical Properties of WS2 Nanotubes / Epoxy Composites and Their Use for Stress Monitoring of Structures. J. Nanomaterials. 2017. Vol. 2017. Article ID 4838095. P. 1–13. DOI: 10.1155/2017/4838095.
  12. Ksenevich V. K., Gorbachuk N. I., Viet H., et al. Electrical properties of carbon nanotubes / WS2 nanotubes (nanoparticles) hybrid films. Nanosystems: Phys., Chem., Mathem. 2016. Vol. 7, No. 3. P. 37–43. DOI: 10.17586/2220-8054-2016-7-1-37-43.
  13. Barsoukov E., Macdonald J. R. Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications. Hoboken, 2005. P. 37.
  14. Buyanova E. S., Emelyanova Yu. V. [Impedance spectroscopy of electrolytic materials]. 2008. URL: http://elar.urfu.ru/handle/ 10995/1542 (date of access: 12.06.2017) (in Russ.).
  15. Zi S. M. [Physics of semiconductor devices] : in 2 parts. Moscow, 1984. Part 1. P. 283 (in Russ.).
  16. Burke P. J. An RF Circuit Model for Carbon Nanotubes. IEEE Trans. Nanotechnol. 2003. Vol. 2, No. 1. P. 55–58. DOI: 10.1109/ TNANO.2003.808503.
Опубликован
2017-09-29
Ключевые слова: гибридные пленки, углеродные нанотрубки, нанотрубки дисульфида вольфрама, электропроводность, импедансная спектроскопия
Поддерживающие организации Авторы выражают благодарность Р. Тенне (факультет материалов и поверхностей Научного института имени Вейцмана, г. Реховот, Израиль) и А. Зак (факультет науки Холонского института технологий, г. Холон, Израиль) за изготовление нанотрубок дисульфида вольфрама, а также А. Д. Вику (факультет физики и астрономии Бохумского Рурского университета, г. Бохум, Германия) за предоставление возможности проведения низкотемпературных измерений импеданса.
Как цитировать
Ксеневич, В. К., Горбачук, Н. И., Вьет, Х., Шуба, М. В., Поддубская, О. Г., & Юко, Д. И. (2017). Электропроводность на переменном токе гибридных пленок из углеродных и WS2-нанотрубок. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 111-119. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/464
Выпуск
№ 3 (2017): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика наноструктур

Copyright (c) 2017 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).