najoNanosystems: Physics, Chemistry, MathematicsНаносистемы: физика, химия, математика2220-80542305-7971Университет ИТМОnajo-1150Research ArticleСтатьиThe modeling of SiC phases on basis of nanostructuresФормирование SiC фаз на основе наноструктурБеленковЕ. А.BelenkovE. A.

Челябинск 

Professor, Doctor of Science

Chelyabinsk

belenkov@csu.ruАгалямоваЭ. Н.AgalyamovaE. N.

Челябинск 

Post-graduate student

Chelyabinsk

ГрешняковВ. А.GreshnyakovV. A.

Челябинск 

Post-graduate student

Chelyabinsk

Челябинский государственный университетChelyabinsk State University201119082025237992Copyright © Belenkov E.A., Agalyamova E.N., Greshnyakov V.A., 20252025Беленков Е.А., Агалямова Э.Н., Грешняков В.А.Belenkov E.A., Agalyamova E.N., Greshnyakov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nanojournal.ifmo.ru/jour/article/view/1150

The classification scheme and modeling method of formation of silicon carbide phases on basis of nanostructures was offered. The geometrically optimized structure of silicon carbide clusters was calculated by molecular mechanics methods and semiempirical quantum-mechanical methods; the structural parameters and some properties, such as density and energy of sublimation were defined. It was established that twenty silicon carbide phases can exist. The structure of seventeen of them was featured for the first time for silicon carbide.

Предложена классификационная схема и модельный метод формирования фаз карбида кремния на основе наноструктур. Методами молекулярной механики и полуэмпирическими квантовомеханическими методами выполнен расчет геометрически оптимизированной структуры кластеров полиморфных разновидностей карбида кремния, определены их структурные параметры и некоторые свойства — плотности, энергии сублимации. Установлено, что возможно существование двадцати одной SiC-фазы, атомы в которых находятся в кристаллографически эквивалентных состояниях. Структура 17 из этих карбидкремниевых фаз описана и исследована для карбида кремния впервые.

карбид кремниякарбидкремниевые фазыполитипизмполиморфизммолекулярное моделированиефазообразованиеsilicon carbidephasespolytypismpolymorphismmolecular modelingphase formationReferencesГрешняков В.А., Беленков Е.А. Структура алмазоподобных фаз // ЖТФ. — 2011. — Т. 139, №6. В печати.Грешняков В.А., Беленков Е.А. Структура алмазоподобных фаз // ЖТФ. — 2011. — Т. 139, №6. В печати.Гнесин Г.Г. Карбидкремниевые материалы. — М.: Металлургия, 1977. — 216 c.Гнесин Г.Г. Карбидкремниевые материалы. — М.: Металлургия, 1977. — 216 c.Олейник Г.С., Даниленко Н.В. Политипообразование в неметаллических веществах // Успехи химии. — 1997. — T. 66. — C. 615–640.Олейник Г.С., Даниленко Н.В. Политипообразование в неметаллических веществах // Успехи химии. — 1997. — T. 66. — C. 615–640.Верма А., Кришна П. Полиморфизм и политипизм в кристаллах. — М.: Мир, 1969. — 274 с.Верма А., Кришна П. Полиморфизм и политипизм в кристаллах. — М.: Мир, 1969. — 274 с.Урусов В.С. Теоретическая кристаллохимия. — М.: МГУ, 1987. — 272 c.Урусов В.С. Теоретическая кристаллохимия. — М.: МГУ, 1987. — 272 c.Лебедев A.A., Сбруев C.Б. SiC-электроника: прошлое, настоящее, будущее // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2006. — 9(5). — C. 28–41.Лебедев A.A., Сбруев C.Б. SiC-электроника: прошлое, настоящее, будущее // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. — 2006. — 9(5). — C. 28–41.Aust R. B. Carbon: a new crystalline phase // Science. — 1963. — V. 140. — P. 817–819.Aust R. B. Carbon: a new crystalline phase // Science. — 1963. — V. 140. — P. 817–819.Burdett J. K. The moments method and elemental structures // J. Am. Chem. Soc. — 1982. — V. 107. — C. 3063–3082.Burdett J. K. The moments method and elemental structures // J. Am. Chem. Soc. — 1982. — V. 107. — C. 3063–3082.Baughman R.H. Tubulanes: carbon phases based on cross-linked fullerene tubules // Chem. Phys. Lett. — 1993. — V. 211, No. 1. — C. 110–118.Baughman R.H. Tubulanes: carbon phases based on cross-linked fullerene tubules // Chem. Phys. Lett. — 1993. — V. 211, No. 1. — C. 110–118.Schultz P. A. Small rings and amorphous tetrahedral carbon // Phys. Rev. B. — 1999. — V. 59, No. 2. — C. 733–741.Schultz P. A. Small rings and amorphous tetrahedral carbon // Phys. Rev. B. — 1999. — V. 59, No. 2. — C. 733–741.Domingos H.S. Carbon allotropes and strong nanotube bundles // J. Phys. Condens. Matter, 2004, V. 16, 9083-9091.Domingos H.S. Carbon allotropes and strong nanotube bundles // J. Phys. Condens. Matter, 2004, V. 16, 9083-9091.Matsubara M., Mossobrio C. Bonding behavior and thermal stability of C54Si6: A first-principles molecular dynamics study // J. Chem. Phys. — 2005. — V. 122. — 084304–084311.Matsubara M., Mossobrio C. Bonding behavior and thermal stability of C54Si6: A first-principles molecular dynamics study // J. Chem. Phys. — 2005. — V. 122. — 084304–084311.Matsubara M., Mossobrio C. Stable highly doped C60−𝑚Si𝑚 heterofullerenes: A first principles study of C40Si20, C36Si24, and C30Si30// J. Phys. Chem. A. — 2005. — V. 109. — C. 4415–4418.Matsubara M., Mossobrio C. Stable highly doped C60−𝑚Si𝑚 heterofullerenes: A first principles study of C40Si20, C36Si24, and C30Si30// J. Phys. Chem. A. — 2005. — V. 109. — C. 4415–4418.Shen G., Tang K., Qian Y. Assembly of carbide nanostructures at low temperature // Int. J. Nanotechnol. — 2004. — V. 1. — C. 366–378.Shen G., Tang K., Qian Y. Assembly of carbide nanostructures at low temperature // Int. J. Nanotechnol. — 2004. — V. 1. — C. 366–378.Покропивный В.В., Овсянникова Л. И. Электронная структура, ИК- и рамановские спектры полупроводниковых кластеров C24, B12N12, Si12C12, Zn12O12, Ga12N12 // ФТТ. — 2007. — Т. 49, № 3. — C. 535–542.Покропивный В.В., Овсянникова Л. И. Электронная структура, ИК- и рамановские спектры полупроводниковых кластеров C24, B12N12, Si12C12, Zn12O12, Ga12N12 // ФТТ. — 2007. — Т. 49, № 3. — C. 535–542.Покропивный В.В., Овсянникова Л. И. Электронная структура кристаллообразующих фуллеренов C2𝑛, фулсиценов Si𝑛C𝑛 и кристаллов из них — фулсиценитов // ФТТ. — 2009. — Т. 51, № 10. — C. 2070–2077.Покропивный В.В., Овсянникова Л. И. Электронная структура кристаллообразующих фуллеренов C2𝑛, фулсиценов Si𝑛C𝑛 и кристаллов из них — фулсиценитов // ФТТ. — 2009. — Т. 51, № 10. — C. 2070–2077.Allinger N.L. Conformational analysis. 130. MM2. A hydrocarbon force field utilizing V1 and V2 torsional terms // J. Am. Chem. Soc. — 1977. — V. 99(25). — P. 8127-8134.Allinger N.L. Conformational analysis. 130. MM2. A hydrocarbon force field utilizing V1 and V2 torsional terms // J. Am. Chem. Soc. — 1977. — V. 99(25). — P. 8127-8134.Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods I. Method // J. Comput. Chem. — 1989. — V. 10. — P. 209-220.Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods I. Method // J. Comput. Chem. — 1989. — V. 10. — P. 209-220.Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods II. Applications // J. Comput. Chem. — 1989. — V. 10. — P. 221-264.Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods II. Applications // J. Comput. Chem. — 1989. — V. 10. — P. 221-264.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.