JETP Letters: issues online

Рассчитано электронное строение полупроводниковых двустенных углеродных нанотрубок (УНТ) с помощью метода линеаризованных присоединенных цилиндрических волн. Рассмотрение проведено в рамках теории функционала локальной плотности и маффин-тин (МТ) приближения для одноэлектронного гамильтониана. Электронный спектр двустенной УНТ определяется свободным движением электронов в межатомном пространстве двух цилиндрических слоев, рассеянием на МТ сферах и тунеллированием сквозь классически непроницаемую область. Результаты расчетов двустенных УНТ типа зигзаг (n,0)@(n',0) свидетельствуют о том, что сдвиг ширины запрещенной зоны зависит от того, делится ли n и n' на три с остатком, равным 1 или 2. Установлено, что, независимо от типа внутренней трубки, энергетическая щель E_g внешней трубки уменьшается на 0.15 - 0.22 эВ, если трубка принадлежит ряду n mod 3 = 2. Для внешних трубок ряда n mod 3 = 1 сдвиги щели Δ E_g всегда отрицательны: $-0.15\leq \Delta E_{g}\leq -0.05$ эВ. В обоих случаях сдвиги Δ E_g не уменьшаются, а слабо осциллируют при переходе к трубкам большего диаметра d. Для внутренних трубок изменения щели Δ E_g более чувствительны к диаметру. При $10\leq n\leq 16$ сдвиги Δ E_g положительны, а максимальное значение Δ E_g равно 0.39 и 0.32 эВ для рядов n mod 3=2 и 1, соответственно. При переходе к внутренним трубкам большего диаметра Δ E_g быстро спадает, а затем колеблется в интервале от -0.05 до 0.06 эВ. Результаты расчетов указывают на значительные сдвиги оптических щелей остовных и оболочечных трубок при образовании двустенных УНТ, что должно затруднять идентификацию двустенных УНТ оптическими методами. С другой стороны, полученные результаты открывают возможность для более детальной классификации двустенных нанотрубок.