Propriétés électroniques de tubules et d'échantillons contenant des nanotubules carbonés

Electronic properties of tubules and samples containing carbon nanotubes

• Auteur / Autrice : Rodolphe Heyd
• Direction : Alphonse Charlier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Metz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Green, Fonctions de

Déformations (mécanique)

Propriétés électroniques

Nanostructures

Résumé

Nous présentons dans ce mémoire une étude théorique concernant l'influence de certaines déformations élastiques sur les propriétés électroniques de nanotubules carbones. Nous avons tout d'abord cherche a modéliser le rôle de la courbure induite par la déformation d'un plan de graphène pour former un tubule. Pour cela, nous avons étudié la modification des paramètres de transfert qu'entraine une déformation cylindrique dans l'approximation des liaisons fortes. Nous proposons un potentiel de perturbation qui intègre le couplage entre le défaut d'alignement des orbitales qui composent les liaisons et les intégrales de transfert entre les orbitales de deux atomes de carbone plus proches voisins dans le plan de graphène. En utilisant le modèle précédent et les conditions de périodicité a la circonférence du cylindre nous avons étudié, par la méthode des fonctions de green, la densité des états électroniques des nanotubules zigzag et armchair. Nous avons en particulier montre que la courbure était responsable, pour une catégorie de nanotubules, d'une forme d'instabilité de Peierls ouvrant un gap non négligeable dans le spectre énergétique des électrons. Nous avons applique le formalisme précédent a l'étude de l'influence d'une déformation élastique axiale sur les propriétés électroniques des tubules. Nous avons calculé des pressions de transition semiconducteur métal expérimentalement réalisables. Nos calculs montrent surtout des résultats nouveaux surprenants, puisque la sensibilité du gap des tubules zigzag (n,0) a la contrainte uniaxiale change de signe selon que n=3q-1 ou n=3q+1. Nous proposons une explication physique simple de cette nouvelle propriété

This work presents theoretical studies about elastic stress affects on electronic properties of carbon nanotubes. A model taking into account the curvature induced by conformal mapping has been estblished in the framework of a tight-binding scheme. This model has been used with usual boundary conditions to compute an analytic expression of the electronic density of states (DOS) by the Green's function method. Our results show that curvature is responsible for a gap opening in the DOS. This modification of the electronic properties of tubules is a kind of Peierls instability. Influence of uniaxial stress on armchair and zigzag nanotubes has been investigated. Our results show new electronic properties and semiconductor to metal transitions with pressure or traction