Etude ab-initio des propriétés électroniques, optiques et du transport électronique dans les nanotubes de carbone

par Lamjed Debbichi

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée et des matériaux

Sous la direction de Alouani Mébarek.

Soutenue en 2010

à Strasbourg .


  • Résumé

    Ce travail a pour objectif la compréhension des effets des impuretés sur les propriétés électroniques et de transport électronique des nanotubes de carbones monoparois. Dans la première partie nous avons étudié l'effet du dopage substitutionnel par des atomes de bore, d’azote ou de silicium sur la structure électronique des nanotubes de carbone pour différents diamètres, dans le but de déterminer la dépendance de la réactivité chimique en fonction de la courbure des nanotubes. Puis nous avons étudié la distribution des impuretés en fonction de la chiralité des nanotubes, et le comportement des spectres optiques en fonction du diamètre et de la chiralité des nanotubes en présence d’impuretés. Dans la deuxième partie, nous avons utilisé le formalisme de la fonction de Green hors-équilibre pour mieux comprendre les propriétés de transport électronique des nanotubes de carbone. Il s’agit de calculer la conductance électrique d’un nanotube dans lequel est insérée, ou sur lequel est adsorbée, une molécule organique. Pour déterminer l’adsorption de la molécule sur la surface du nanotube, nous avons calculé l’énergie totale en tenant compte des forces de dispersion de van der Waals. Nous avons également étudié l’effet des liaisons chimiques polarisées en spins à l’interface des jonctions Fe(100)- nanotube par contact direct sur les propriétés de conduction des nanotubes zigzag et armchair de différentes tailles.

  • Titre traduit

    Ab-initio study of electronic, optical properties and electrical transport in carbon nanotubes


  • Résumé

    The objective of this work is to understand the effects of impurities on the electronic and transport properties of single wall carbon nanotubes. In the first part, we studied the effect of substitutional doping by boron, nitrogen or silicon atoms on the electronic structure of carbon nanotubes for different diameters in order to determine the chemical reactivity as a function of the nanotube curvature. We then studied the impurity distribution as a function of the nanotube chirality and the behavior of the optical spectra as a function of the diameter and the chirality of the nanotubes and as a function of the impurity distribution. In a second part, we used the nonequilibrium Green’s function to understand the electronic transport of carbon nanotubes. This is to calculate the electric conductance of a single nanotube in which an organic molecule is either inserted or adsorbed on its surface. To determine the adsorption of the molecule we calculated the total energy, taking into account the dispersive forces of van der Waals. We also studied the effect of spin polarized chemical bonding at the interface of the Fe(001)-nanotube direct junctions on the electronic transport of zigzag and armchair nanotubes of different sizes.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (VIII-212 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 197-212

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2010;0841
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