Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Volltext zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-343266
Teichert, Fabian
Schreiber, Michael (Prof. Dr.) ; Frauenheim, Thomas (Prof. Dr.) (Gutachter)
Quantum transport in defective carbon nanotubes at mesoscopic length scales
Quantentransport in defektbehafteten Kohlenstoffnanoröhrchen auf mesoskopischen Längenskalen
Kurzfassung in deutsch
Diese Dissertation untersucht mittels theoretischer Methoden die elektronischen Transporteigenschaften von defektbehafteten Kohlenstoffnanoröhren (englisch: carbon nanotubes, CNTs). Dabei werden Vakanzen als Defekte fokussiert behandelt. Die Berechnungen werden mittels Quantentransporttheorie und einer zugrunde liegenden dichtefunktionalbasierten Tight-Binding-Methode durchgeführt. Zwei algorithmische Verbesserungen werden hergeleitet, welche die üblichen Methoden für quasi-eindimensionale Systeme für zwei spezifische Fälle beschleunigen: (i) zufällig verteilte Defekte und (ii) lange Einheitszellen. Damit werden das Transmissionsspektrum und der Leitwert als Funktion von CNT-Länge, Durchmesser, chiralem Winkel, Defekttyp, Defektdichte, Defektanteil und Temperatur berechnet. Das Diffusions- und das Lokalisierungstransportregime werden beschrieben, indem die elastische freie Weglänge und die Lokalisierungslänge für metallische und halbleitende CNTs extrahiert werden. Einfache analytische Modelle zur Abschätzung bis hin zur Vorhersage des Leitwertes in Abhängigkeit besagter Parameter werden abgeleitet. Schlussendlich werden die Bildung einer defektinduzierten, langreichweitigen Deformation und deren Einfluss auf den Leitwert studiert.
Kurzfassung in englisch
This thesis theoretically investigates the electronic transport properties of defective carbon nanotubes (CNTs). For the defects the focus is set to vacancy types. The calculations are performed using quantum transport theory and an underlying density-functional-based tight-binding method. Two algorithmic improvements are derived, which accelerate the common methods for quasi one-dimensional systems for the specific case of (i) randomly distributed defects and (ii) long unit cells. With this, the transmission spectrum and the conductance is calculated as a function of the CNT length, diameter, chiral angle, defect type, defect density, defect fraction, and temperature. The diffusive and the localized transport regime are described by extracting elastic mean free paths and localization lengths for metallic and semiconducting CNTs. Simple analytic models for estimating or even predicting the conductance dependence on the mentioned parameters are derived. Finally, the formation of defect-induced long-range deformations and its influence on the conductance are studied.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Theoretische Physik (-Theorie ungeordneter Systeme-) | |
| Fakultät: | Fakultät für Naturwissenschaften | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Schreiber, Michael (Prof. Dr.) ; Schuster, Jörg (Dr.) | |
| SWD-Schlagwörter: | Kohlenstoff-Nanoröhre , Defekt , Elektronentransport , Starke Lokalisation , Mittlere freie Weglänge , Deformation , Starke Kopplung , Dichtefunktionalformalismus , Green-Funktion | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | Kohlenstoffnanoröhre , Defekt , Elektronentransport , starke Lokalisierung , elastische mittlere freie Weglänge , Deformation , dichtefunktionalbasiertes Tight-Binding , rekursiver Greenfunktions-Formalismus , Renormierungs-Dezimierungs-Algorithmus | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | carbon nanotube , defect , electron transport , strong localization , elastic mean free path , deformation , density-functional-based tight binding , recursive Green’s function formalism , renormalization-decimation algorithm | |
| DDC-Sachgruppe: | Physik | |
| Sprache: | englisch | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 22.03.2019 |
