# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Abstract

Prototype field-effect transistors based on solid solutions of transition metal dichalcogenides (TMDs) have been manufactured, and their spectral characteristics were studied using the photocurrent spectroscopy technique. Results of theoretical estimation of the total optical absorbance of two-dimensional (2D) TMD-based semiconductors of various thicknesses are presented as dependent on the light wavelength with allowance for the multiray interference. It is established that the interference effect significantly contributes to the resulting shapes of spectral characteristics of these optical sensors with variable thickness of TMD-based photosensitive layers.

This is a preview of subscription content, log in to check access.

Access options

Buy single article

Instant access to the full article PDF.

US$ 39.95

Tax calculation will be finalised during checkout.

REFERENCES

1. 8
J. Huang, W. Wang, Q. Fu, L. Yang, K. Zhang, J. Zhang, and B. Xiang, Nanotecnology 27, 13LT01 (2016).

2. 16
S. D. Lavrov, Ros. Tekhnol. Zh. 4 (4), 3 (2016).

Google Scholar

Download references

Funding

This work was supported in part by the Russian Foundation for Basic Research (projects nos. 18-32-00831 and 18-32-20047) and the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (state order no. 3.7335.2017/9.10). Investigations were performed using instrumentation of the Center of Collective Equipment Use of the Moscow Institute of Radio Engineering, Electronics, and Automation, Russian Technological University.

Author information

Affiliations

Moscow Institute of Radio Engineering, Electronics, and Automation, Russian Technological University, 119454, Moscow, Russia

A. Yu. Avdizhiyan, S. D. Lavrov, A. V. Kudryavtsev, A. P. Shestakova & M. V. Vasina

Corresponding author

Correspondence to A. Yu. Avdizhiyan.

Ethics declarations

The authors declare that they have no conflict of interest.

About this article

Cite this article

Avdizhiyan, A.Y., Lavrov, S.D., Kudryavtsev, A.V. et al. Photoresponse of Optical Sensors Based on Transition Metal Dichalcogenides: Influence of Thickness on Spectral Characteristics. Tech. Phys. Lett. 45, 625-627 (2019). https://doi.org/10.1134/S106378501906018X
Download citation
Keywords:

two-dimensional semiconductors

spectroscopy

transition metal dichalcogenides

linear optics.

# data[].attributes.attachment_link.title
Photoresponse of Optical Sensors Based on Transition Metal Dichalcogenides: Influence of Thickness on Spectral Characteristics

# data[].attributes.attachment_link.description
Prototype field-effect transistors based on solid solutions of transition metal dichalcogenides (TMDs) have been manufactured, and their spectral characteristics were studied using the photocurrent spectroscopy technique. Results of theoretical estimation of the total optical absorbance of two-dimensional (2D) TMD-based semiconductors of various thicknesses are presented as dependent on the light wavelength with allowance for the multiray interference.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
This is a preview of subscription content, log in to check access.

Access options

Buy single article

Instant access to the full article PDF.

US$ 39.95

Tax calculation will be finalised during checkout.

References

1. 12.
H. Zhang et al., Appl. Phys. Lett. 101904, 7381 (2015).

Google Scholar

2. 15.
E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, New York, 1985), Vol. 1.

Google Scholar

3. 22.
N. Bloembergen, Nonlinear Optics (Benjamin, Reading, MA, 1965).

Google Scholar

Download references

Author information

Affiliations

1. Moscow State University of Information Technologies, Radio Engineering and Electronics, Moscow, 119454, Russia

S. D. Lavrov, A. V. Kudryavtsev, A. P. Shestakova & E. D. Mishina

2. Institute of Applied Physics, Academy of Sciences of Moldova, Chisinau, Moldova

L. Kulyuk

Corresponding author

Correspondence to S. D. Lavrov.

Additional information

Original Russian Text © S.D. Lavrov, A.V. Kudryavtsev, A.P. Shestakova, L. Kulyuk, E.D. Mishina, 2016, published in Optika i Spektroskopiya, 2016, Vol. 120, No. 5, pp. 860-866.

About this article

Cite this article

Lavrov, S.D., Kudryavtsev, A.V., Shestakova, A.P. et al. Second harmonic generation in nanoscale films of transition metal chalcogenides: Taking into account multibeam interference. Opt. Spectrosc. 120, 808-814 (2016). https://doi.org/10.1134/S0030400X16050180
Download citation
Keywords

Harmonic Generation

Silicon Oxide Layer

Pump Wave

Nonlinear Polarization

Oxide Layer Thickness

# data[].attributes.attachment_link.title
Second harmonic generation in nanoscale films of transition metal chalcogenides: Taking into account multibeam interference

# data[].attributes.attachment_link.description
Second harmonic generation is studied in structures containing nanoscale layers of transition metal chalcogenides that are two-dimensional semiconductors and deposited on a SiO2/Si substrate. The second harmonic generation intensity is calculated with allowance for multibeam interference in layers of dichalcogenide and silicon oxide.

# data[].attributes.attachment_link.title
The heterogeneity analysis of two-dimensional Mo(1−x)W(x)S(1−y)Sey alloys by optical methods

# data[].attributes.attachment_link.description
Graphene-like semiconductor materials have attracted recently significant attention due to their unique properties which can be quite valuable for new…

# data[].attributes.attachment_link.title
Photoexcitation Carrier Kinetics in WSe2 Nanolayers in the Vicinity of the Band Edge

# data[].attributes.attachment_link.description
The photoexcitation and relaxation of carriers in WSe2 monolayers on Si/SiO2 substrate is studied by optical pump-probe technique with excitation wavelength in the vicinity of the band edge. It is sh...

# data[].attributes.headline
Моя диссертация 2020

# data[].attributes.subject
Моя диссертация 2020

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Шестакова, Анастасия Павловна.

Оптические методы диагностики монослоев твердых растворов Mo1-xWxS2(1-y)Se2y и фототранзисторов на их основе : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 05.27.01 / Шестакова Анастасия Павловна; [Место защиты: ФГБОУ ВО "МИРЭА - Российский технологический университет"]. - Москва, 2020. - 144 с. : ил. Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

OD 61 20-1/324

Читать Электронный заказ

# data[].attributes.attachment_link.title
Шестакова, Анастасия Павловна - Оптические методы диагностики монослоев твердых растворов Mo1-xWxS2(1-y)Se2y и фототранзисторов на их основе : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 05.27.01 - Search RSL

# data[].attributes.attachment_link.description
Шестакова, Анастасия Павловна. Оптические методы диагностики монослоев твердых растворов Mo1-xWxS2(1-y)Se2y и фототранзисторов на их основе : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 05.27.01 / Шестакова Анастасия Павловна; [Место защиты: ФГБОУ ВО "МИРЭА - Российский технологический университет"]. - Москва, 2020. - 144 с. : ил.

# data[].attributes.headline
Статья по графену моя..

# data[].attributes.subject
Статья по графену моя..

# data[].attributes.headline
Программа для ЭВМ

# data[].attributes.subject
Программа для ЭВМ

# data[].attributes.body
2018 год регистрации..

# data[].attributes.headline
что-то о графене...

# data[].attributes.subject
что-то о графене...

# data[].attributes.attachment_link.provider_name
КиберЛенинка

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
﻿Степенщиков Д.Г., Войтеховский Ю.Л. О структурных дефектах графена

УДК 548.0

Д.Г. Степенщиков, Ю.Л. Войтеховский

О структурных дефектах графена

D.G. Stepenshchikov, Yu.L. Voytekhovsky

On the structural defects of graphene

Аннотация. В связи с быстрым развитием нанотехнологий актуализировалась проблема исправления дефектов в структуре графеновой сетки и фуллеренов, представляющих собой замыкание фрагмента такой сетки в квазисферическую структуру. Наиболее известным способом исправления дефектов является трансформация Стоуна-Уолеса. Авторами предлагается обобщение этого метода, позволяющее исправлять более широкий класс дефектов.

Abstract. The problem of improving the defects in graphene and fullerenes (which are nothing but the graphene fragment closed in the quasispherical cages) is of big interest for nano-technologies. The most known method to do this is the Stone-Wales transformation. A generalization of the method which allows improving a bigger variety of defects has been proposed in the paper.

Ключевые слова: углерод, фуллерен, графен, дефект, трансформация Стоуна-Уолеса Key words: carbon, fullerene, graphene, defect, Stone-Wales transformation

1. Введение

Изучение структурных разновидностей углерода обнаруживает следующую тенденцию: от 3D-алмаза и его структурных разновидностей к фуллеренам (в известном смысле противоречивым: 3D -если иметь в виду минимальную размерность пространства вложения, 2D - если рассматривать их как замкнутые на себя фрагменты углеродной сетки) и 2D-графену. В дальнейшем, очевидно, будут исследоваться 1-мерные цепи и условно 0-мерные кластеры.

Графен - одиночный слой из атомов углерода, упорядоченных в виде гексагональной решетки. Его теоретическое исследование началось задолго до экспериментального получения, поскольку графен является структурной частью всем известного графита. Впервые графен был упомянут в статье о зонной структуре графита (Wallace, 1947). Затем он привлек внимание в связи с открытием нанотрубок, т.к. их можно представить в виде свернутого в цилиндр графенового листа (рис. 1). В 2004 г. вышла в свет статья (Novoselov, Geim, 2004), в которой сообщалось о получении графена на подложке окисленного кремния.

Рис. 1. Лист графена, свернутый в нанотрубку

Поскольку минералогам кристаллическое вещество интересно как природное, а не искусственное образование, отметим работу (Garcia-Hernandez, Iglesias-Groth, 2011) о графеновых кластерах С24 в космосе, а именно в планетарных туманностях Магеллановых облаков. Нобелевские лауреаты Х. Крото, Р. Керл и Р. Смолли в 1980-х гг. также изучали углеродсодержащие молекулы в межзвездной среде, что привело к открытию фуллеренов.

Графен является 2D-кристаллом, в структуре которого, по аналогии с 3D-кристаллом, возможны дефекты: 4-, 5-, 7- и 8-угольные циклы (полигоны) (рис. 2). Если в графене присутствуют только пентагоны, и их ровно 12, то он может быть замкнут в сфероподобный фуллерен. Таким образом,

364

Вестник МГТУ, том 17, № 2, 2014 г.

стр. 364-368

фуллерены можно рассматривать как графены с определенным числом и типом дефектов (Зинатулина и др., 2009). Данная статья посвящена исследованию дефектов графена и фуллеренов в указанном контексте.

Рис. 2. Электронная фотография структурных дефектов в графене (Robertson, Allen, 2012)

2. Трансформация Стоуна-Уолеса

Изучение дефектов поверхности углеродных структур проводилось авторами на основе анализа возможных механизмов изомеризации фуллеренов. Один из них - трансформация Стоуна-Уолеса (SW-трансформация, рис. 3) (Stone, Wales, 1986).

Данный механизм интересен тем, что позволяет разбить многообразные фуллерены-изомеры Cn на классы. Два фуллерена относятся к одному классу, если переходят друг в друга с помощью конечного числа SW-трансформаций. Такая классификация дана в работе (Fowler et al, 1992; Babic, Trinajstic, 1993; Austin et al., 1995).

Изомеры С32 разделены на два класса (рис. 4): 1) изомер 5, для которого SW-трансформация невозможна; 2) остальные изомеры, переходящие друг в друга через несколько SW-трансформаций. Изомер 4 интересен тем, что одна из трансформаций переводит его в зеркальный аналог. В некоторых работах нами были обнаружены расхождения в результатах исследования. Было решено повторить классификацию известных многообразий фуллеренов с помощью SW-трансформаций. Найдено, что в работе (Babic, Trinajstic, 1993) допущены ошибки в классификации многообразий C30 и C34. Результаты исследований (Fowler et al., 1992; Austin et al., 1995) нами подтверждены. Впервые выполнена классификация многообразий C72-J00.

Рис. 4. Пример классификации фуллеренов С32 с помощью SW-трансформации 3. Обобщение трансформации Стоуна-Уолеса

SW-трансформация может быть распространена на более общий случай (рис. 5) (Babic et al., 1995; Balaban et al., 1996; Astakhova, Vinogradov, 1998; Ori et al., 2011). Фрагмент поверхности

365

Степенщиков Д.Г., Войтеховский Ю.Л. О структурных дефектах графена

определенной конфигурации замещается зеркально-симметричным, меняющим структуру всей поверхности. Более емкое обобщение - замена любого фрагмента на другой с той же границей. Этот подход развит в работах (Brinkmann, Fowler, 2003; Brinkmann et al., 2003; 2012) и состоит в перечислении возможных взаимозаменяемых фрагментов с заданной границей (рис. 6).

Рис. 6. Различные фрагменты с двумя пентагонами и одинаковой внешней границей

Авторы использовали другой подход. В локальной области возле начального пентагона образуем дефект определенной конфигурации (рис. 7). В результате начальный пентагон меняет положение в углеродной решетке. Дефект может перемещаться по решетке в трех направлениях. Движение в одном из них сопровождается встраиванием атомов углерода в решетку, в другом - их исключением, в третьем - без изменения числа атомов. После того как дефект дойдет до конечного пентагона, он нейтрализуется в порядке, обратном указанному на рис. 7, при этом изменяя положение конечного пентагона.

Рис. 7. Образование дефекта (серый цвет) со смещением пентагона (черный)

Перемещение дефекта не нарушает обычную гексагональную структуру углеродной решетки между начальным и конечным пентагонами. Способ разработан для изомеризации гигантских фуллеренов, имеющих удаленные пентагоны-дефекты. На рис. 8 представлен пример последовательных трансформаций, демонстрирующий образование, различные способы перемещения и исчезновение дефекта.

Рис. 8. Пример трансформации (серый цвет - гексагоны, участвующие в трансформации; черный - пентагоны): 1 - исходный фрагмент; 2 - образование дефекта (пунктир);

3 - смещение без добавления; 4 - с удалением; 5 - с добавлением атомов; 6 - нейтрализация дефекта

366

Вестник МГТУ, том 17, № 2, 2014 г.

стр. 364-368

4. Заключение

Возможные применения различных механизмов исправления дефектов графеновой решетки показаны в работе (Meyer, Kisielowski, 2008). Подход перспективен в связи с активным развитием нанотехнологий. В настоящее время возникла необходимость в изучении следующих особенностей трансформаций: способов образования дефектов; зависимости топологии конечного изомера от путей перемещения дефекта; возможности перехода от одного изомера к другому и т.п. Так, найдено, что однократная трансформация графена с двумя 5-гональными дефектами реализуема не более чем шестью комбинаторно различными способами.

Литература

Astakhova T.Y., Vinogradov G.A. New isomerization operations for fullerene graphs. J. Mol. Structure (Theochem), N 430, p. 259-268, 1998.

Austin S.J., Fowler P.W., Manolopoulos D.E. et al. The Stone-Wales map for C60. Chem. Phys. Lett., v. 235, p. 146-151, 1995.

Babic D., Bassoli S., Casartelli M. et al. Generalized Stone-Wales transformations. Mol. Simulation, v. 14, p. 395-401, 1995.

Babic D., Trinajstic N. Pyracylene rearrangement classes of fullerene isomers. Comp. Chem., v. 17, N 3, p. 271-275, 1993.

Balaban A.T., Schmalz T.G., Zhu H. et al. Generalizations of the Stone-Wales rearrangement for cage compounds, including fullerenes. J. Mol. Structure (Theochem), N 363, p. 291-301, 1996.

Brinkmann G., Fowler P.W. A catalogue of growth transformations of fullerene polyhedra. J. Chem. Inf. Comp. Sci, N 43, p. 1837-1843, 2003.

Brinkmann G., Fowler P.W., Justus C. A catalogue of isomerization transformations of fullerene polyhedra. J.

Chem. Inf. Comp. Sci., N 43, p. 917-927, 2003.

Brinkmann G., Graver J.E., Justus C. Numbers of faces in disordered patches. J. Math. Chem., N 45(2), p. 263-278, 2012.

Fowler P.W., Manolopoulos D.E., Ryan R.P. Isomerisations of the fullerenes. Carbon, v. 30, N 8, p. 12351250, 1992.

Garcia-Hernandez D.A., Iglesias-Groth S. The formation of fullerenes: Clues from new C60, C70, and (possible) planar C24 detections in magellanic cloud planetary nebulae. Astrophys. J. Lett., N 737, p. 3037, 2011.

Meyer J.C., Kisielowski C. Direct imaging of lattice atoms and topological defects in graphene membranes. Nano Lett., N 8(11), p. 3582-3586, 2008.

Novoselov K.S., Geim A.K. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science, v. 306(5696), p. 666669, 2004.

Ori O., Cataldo F., Putz M.V. Topological anisotropy of Stone-Wales waves in graphenic fragments. Int. J. Mol. Sci, N 12, p. 7934-7949, 2011.

Robertson A.W., Allen Ch.S. Spatial control of defect creation in graphene at the nanoscale. Nature Comm., N 3, p. 1144, 2012.

Stone A.J., Wales D.J. Theoretical studies of icosahedral C60 and some related species. Chem. Phys. Lett., v. 128, p. 501-503, 1986.

Wallace P.R. The band theory of graphite. Phys. Rev., v. 71(9), p. 622-634, 1947.

Зинатулина Ю.А., Беленков Е.А., Усова М.В. и др. Топологические дефекты в углеродных наноструктурах. Актуальные проблемы физики твердого тела. Тр. межд. научн. конф., Минск. Мн., Изд-во БГУ, т. 3, 406 с., 2009.

References

Astakhova T.Y., Vinogradov G.A. New isomerization operations for fullerene graphs. J. Mol. Structure (Theochem), N 430, p. 259-268, 1998.

Austin S.J., Fowler P.W., Manolopoulos D.E. et al. The Stone-Wales map for C60. Chem. Phys. Lett., v. 235, p. 146-151, 1995.

Babic D., Bassoli S., Casartelli M. et al. Generalized Stone-Wales transformations. Mol. Simulation, v. 14, p. 395-401, 1995.

Babic D., Trinajstic N. Pyracylene rearrangement classes of fullerene isomers. Comp. Chem., v. 17, N 3, p. 271-275, 1993.

367

Степенщиков Д.Г., Войтеховский Ю.Л. О структурных дефектах графена

Balaban A.T., Schmalz T.G., Zhu H. et al. Generalizations of the Stone-Wales rearrangement for cage compounds, including fullerenes. J. Mol. Structure (Theochem), N 363, p. 291-301, 1996.

Brinkmann G., Fowler P.W. A catalogue of growth transformations of fullerene polyhedra. J. Chem. Inf. Comp. Sci., N 43, p. 1837-1843, 2003.

Brinkmann G., Fowler P.W., Justus C. A catalogue of isomerization transformations of fullerene polyhedra. J. Chem. Inf. Comp. Sci., N 43, p. 917-927, 2003.

Brinkmann G., Graver J.E., Justus C. Numbers of faces in disordered patches. J. Math. Chem., N 45(2), p. 263-278, 2012.

Fowler P.W., Manolopoulos D.E., Ryan R.P. Isomerisations of the fullerenes. Carbon, v. 30, N 8, p. 12351250, 1992.

Garcia-Hernandez D.A., Iglesias-Groth S. The formation of fullerenes: Clues from new C60, C70, and (possible) planar C24 detections in magellanic cloud planetary nebulae. Astrophys. J. Lett., N 737, p. 3037, 2011.

Meyer J.C., Kisielowski C. Direct imaging of lattice atoms and topological defects in graphene membranes. Nano Lett., N 8(11), p. 3582-3586, 2008.

Novoselov K.S., Geim A.K. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science, v. 306(5696), p. 666669, 2004.

Ori O., Cataldo F., Putz M.V. Topological anisotropy of Stone-Wales waves in graphenic fragments. Int. J. Mol. Sci., N 12, p. 7934-7949, 2011.

Robertson A.W., Allen Ch.S. Spatial control of defect creation in graphene at the nanoscale. Nature Comm., N 3, p. 1144, 2012.

Stone A.J., Wales D.J. Theoretical studies of icosahedral C60 and some related species. Chem. Phys. Lett., v. 128, p. 501-503, 1986.

Wallace P.R. The band theory of graphite. Phys. Rev., v. 71(9), p. 622-634, 1947.

Zinatulina Yu.A., Belenkov E.A., Usova M.V. i dr. Topologicheskie defektyi v uglerodnyih nanostrukturah [Topological defects in carbon nanostructures]. Aktualnyie problemyi fiziki tverdogo tela. Tr. mezhd. nauchn. konf., Minsk. Mn., Izd-vo BGU, t. 3, 406 p., 2009.

Информация об авторах

Войтеховский Юрий Леонидович - Геологический институт КНЦ РАН, д-р геол.-мин. наук, директор, профессор, e-mail: woyt@geoksc.apatity.ru

Voytekhovsky Yu.L. - Geological Institute KSC RAS, Dr of Geol. & Miner. Sci., Director, Professor, e-mail: woyt@geoksc.apatity.ru

Степенщиков Дмитрий Геннадьевич - Геологический институт КНЦ РАН, канд. геол.-мин. наук, науч. сотрудник, e-mail: stepen@geoksc.apatity.ru

Stepenshchikov D.G. - Geological Institute KSC RAS, Cand. of Geol. & Miner. Sci., Researcher, e-mail: stepen@geoksc.apatity.ru

368

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
научная статья бесплатно на тему о структурных дефектах графена текст научной работы по нанотехнологиям из научного журнала вестник мурманского государственного технического университета. углерод

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
трансформация стоуна-уолеса

# data[].attributes.attachment_link.title
О структурных дефектах графена

# data[].attributes.attachment_link.description
В связи с быстрым развитием нанотехнологий актуализировалась проблема исправления дефектов в структуре графеновой сетки и фуллеренов, представляющих собой замыкание фрагмента такой сетки в квазисферическую структуру. Наиболее известным способом исправления дефектов является трансформация Стоуна-Уолеса. Авторами предлагается обобщение этого метода, позволяющее исправлять более широкий класс дефектов.