bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2023-21-4-71-75bsuir-3684Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSМоделирование из первых принципов свойств графена, модифицированного атомами фтораFirst-Principles Modelling of the Properties of Graphene Modified with Fluorine AtomsМищенкоВ. Н.MishchankaV. N.

Мищенко Валерий Николаевич - кандидат технических наук, доцент кафедры инфокоммуникационных технологий БГУИР.

220013, Минск, ул. П. Бровки, 6. Тел.: +375 29 394-55-58

Mishchanka Valery Nikolaevich - Cand. of Sci., Associate Professor at the Department of Infocommunication Technologies.

220013, Minsk, P. Brovki St., 6. Tel.: +375 29 394-55-58

mishchenko@bsuir.byБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics2023290820232147175Copyright © Мищенко В.Н., 20232023Мищенко В.Н.Mishchanka V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3684

Приведены результаты моделирования свойств графена, модифицированного атомами фтора. Создание современных полупроводниковых приборов требует внедрения новых материалов. Графен – один из них, вызывающий интерес исследователей. Добавление атомов фтора, водорода и других химических элементов в графен позволяет создавать его модификации. На этой основе можно разрабатывать полупроводниковые приборы и устройства с улучшенными выходными характеристиками. Путем моделирования из первых принципов получены основные характеристики модификации графена с использованием атомов фтора, а именно – зонная диаграмма, зависимости плотности состояния (параметр DOS) электронов и дырок от энергии. При итерационном решении транспортного уравнения Больцмана определены зависимости подвижности носителей заряда от температуры. Полученные зависимости и параметры фторированного графена могут служить основой для создания новых гетероструктурных приборов, содержащих слои модифицированного графена и других полупроводниковых материалов.

The results of modeling the properties of graphene modified with fluorine atoms are presented. The creation of modern semiconductor devices requires the introduction of new materials. Graphene is one of them that is of interest to researchers. The addition of fluorine, hydrogen, and other chemical elements to graphene makes it possible to create its modifications. On this basis, it is possible to develop semiconductor devices and devices with improved output characteristics. The basic characteristics of graphene modification with the use of fluorine atoms, namely, the band diagram, the dependences of the density of state (DOS parameter) of electrons and holes on the energy value, were obtained by first-principles modeling. The dependences of charge carrier mobility on temperature are determined for the iterative solution of the Boltzmann transport equation The dependences and parameters obtained for fluorinated graphene can serve as a basis for creating new heterostructural devices containing layers of modified graphene and other semiconductor materials.

графенфтормоделированиезонная диаграммаполупроводниковая структураgraphenefluorinemodelingzone diagramsemiconductor structureReferencesNovoselov K. S., Geim A. K. et al. (2004) Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Film. Science. 306, 666–669.Novoselov K. S., Geim A. K. et al. (2004) Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Film. Science. 306, 666–669.Leenaerts O., Peelaers H., Hernández-Nieves A. D., Partoens B., Peeters F. M., Leenaerts O., Peelaers H., Hernández-Nieves A. D., Partoens B., Peeters F. M. (2010) First-Principles Investigation of Graphene Fluoride and Graphane. Phys. Rev. B 82, 195436.Leenaerts O., Peelaers H., Hernández-Nieves A. D., Partoens B., Peeters F. M., Leenaerts O., Peelaers H., Hernández-Nieves A. D., Partoens B., Peeters F. M. (2010) First-Principles Investigation of Graphene Fluoride and Graphane. Phys. Rev. B 82, 195436.Karlický F., Zbořil R., Otyepka M., Bourlinos A. B., Steriotis T. A., Stubos A. K., Georgakilas V., Šafářová K., Jančík D., Trapalis C., Otyepka M. (2012) Graphene Fluoride: a Stable Stoichiometric Graphene Derivative and its Chemical Conversion to Graphene. Small. 6, 2885–2891.Karlický F., Zbořil R., Otyepka M., Bourlinos A. B., Steriotis T. A., Stubos A. K., Georgakilas V., Šafářová K., Jančík D., Trapalis C., Otyepka M. (2012) Graphene Fluoride: a Stable Stoichiometric Graphene Derivative and its Chemical Conversion to Graphene. Small. 6, 2885–2891.Nair R. R., Ren W. C., Jalil R., Riaz I., Kravets V. G., Britnell L., Blake P., Schedin F., Mayorov A. S., Yuan S. M., Katsnelson I. H., Cheng M., Strupinski W., Bulusheva L. G., Okotrub A. V., Grigorieva I. V., Grigorenko A. N., Novoselov K. S., Geim A. K. (2010) Fluorographene: Two Dimensional Counterpart of Teflon. Small. 6, 2877–2884.Nair R. R., Ren W. C., Jalil R., Riaz I., Kravets V. G., Britnell L., Blake P., Schedin F., Mayorov A. S., Yuan S. M., Katsnelson I. H., Cheng M., Strupinski W., Bulusheva L. G., Okotrub A. V., Grigorieva I. V., Grigorenko A. N., Novoselov K. S., Geim A. K. (2010) Fluorographene: Two Dimensional Counterpart of Teflon. Small. 6, 2877–2884.Giannozzi P., Baroni S., Bonini N., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Chiarotti G. L., Cococcioni M., Dabo I. et al. (2009) Quantum Espresso: a Modular and Open-Source Software Project for Quantum Simulations of Materials. J. Phys.: Condens. Matter. 21, 395502.Giannozzi P., Baroni S., Bonini N., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Chiarotti G. L., Cococcioni M., Dabo I. et al. (2009) Quantum Espresso: a Modular and Open-Source Software Project for Quantum Simulations of Materials. J. Phys.: Condens. Matter. 21, 395502.Poncé S., Margine E. R., Verdi C. (2016) EPW: Electron-Phonon Coupling, Transport and Superconducting Properties Using Maximally Localized Wannier Functions. Computer Physics Communications. 209, 116–133.Poncé S., Margine E. R., Verdi C. (2016) EPW: Electron-Phonon Coupling, Transport and Superconducting Properties Using Maximally Localized Wannier Functions. Computer Physics Communications. 209, 116–133.Poncé S., Li W., Reichardt S., Giustino F. (2020) First-Principles Calculations of Charge Carrier Mobility and Conductivity in Bulk Semiconductors and Two-Dimensional Materials. Rep. Prog. Phys. 83, 036501.Poncé S., Li W., Reichardt S., Giustino F. (2020) First-Principles Calculations of Charge Carrier Mobility and Conductivity in Bulk Semiconductors and Two-Dimensional Materials. Rep. Prog. Phys. 83, 036501.Poncé S., Macheda F., Margine E. R., Marzari N., Bonini N., Giustino F. (2021) First-Principles Predictions of Hall and Drift Mobilities in Semiconductors. Physical Review Research. 3, 043022.Poncé S., Macheda F., Margine E. R., Marzari N., Bonini N., Giustino F. (2021) First-Principles Predictions of Hall and Drift Mobilities in Semiconductors. Physical Review Research. 3, 043022.Murav’ev V., Mishchanka V. (2021) Ab-Initio Simulation of Hydrogenated Graphene Properties. Doklady BGUIR. 19 (8), 5–8 (in Russian).Murav’ev V., Mishchanka V. (2021) Ab-Initio Simulation of Hydrogenated Graphene Properties. Doklady BGUIR. 19 (8), 5–8 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.