Theoretical study of SiC nanostructures: Current status and a new theoretical approach

Journal of Computational and Theoretical Nanoscience

Volumn 9, Issue 11, 2012, Pages 1881-1905

  Huda, Muhammad N ^a   Ray, Asok K ^a  

^a UNIVERSITY OF TEXAS AT ARLINGTON   (United States)

Author keywords

DFT+U; Nanoclusters; Nanostructures; Silicon Carbide

Indexed keywords

COVALENT SYSTEMS; CURRENT STATUS; MOLECULAR SYSTEMS; THEORETICAL APPROACH; THEORETICAL STUDY;

ELECTRONIC PROPERTIES; NANOSTRUCTURES; SILICON CARBIDE;

NANOCLUSTERS;

EID: 84869792688     PISSN: 15461955     EISSN: 15461963     Source Type: Journal    
DOI: 10.1166/jctn.2012.2599     Document Type: Review

References (129)

1. P. Masri, Sur. Sci. Rep. 48, 1 (2002).
2. D. Nakamura, I. Gunjishima, S. Yamaguchi, T. Ito, A. Okamoto, H. Kondo, S. Onda, and K. Takatori, Nature 430, 1009 (2004).
3. N. Bernstein, H. J. Gotsis, D. A. Papaconstantopoulos, and M. J. Mehl, Phys. Rev. B 71, 075203 (2005).
4. T. Matsumoto, J. Takahashi, T. Tamaki, T. Futagi, H. Mimura, and Y. Kanemitsu, Appl. Phys. Lett. 64, 226 (1994).
5. M. Skowronski and S. Ha, J. App. Phys. 99, 011101 (2006).
6. A. J. Mayne, D. Riedel, G. Comtet, and G. Dujardin, Prog. Sur. Sci. 81, 1 (2006).
7. V. Derycke, P. Soukiassian, F. Amy, Y. J. Chabal, M. D. D'Angelo, H. B. Enriquez, and M. G. Silly, Nat. Mater. 2, 253 (2003).
8. G. Cicero, A. Catellani, and G. Galli, Phys. Rev. Lett. 93, 016102 (2004)
9. G. Cicero and A. Catellani, J. Chem. Phys. 122, 214716 (2005).
10. J. Cernicharo, C. A. Gottlieb, M. Guelin, P. Thaddeus, and J. M. Vrtilek, Astrophys. J. 341, L25 (1989).
11. M. Oshishi, N. Kaifu, K. Kawaguchi, A. Murakami, S. Saito, S. Yamamoto, S.-I. Ishikawa, Y. Fujita, Y. Shiratori, and W. M. Irvine, Astrophys. J. 34, L83 (1989).
12. S. Ijima, Nature 354, 56 (1991).
13. A. Rubio, J. L. Corkill, and M. L. Cohen, Phys. Rev. B 49, 5081 (1994)
14. N. G. Chopra, R. J. Luyken, K. Cherrey, V. H. Crespi, M. L. Cohen, S. G. Louie, and A. Zettl, Science 269, 966 (1995).
15. R. M. Wang, Y. J. Xing, J. Xu, and D. P. Yu, New J. Phys. 5, 115 (2003).
16. G. Mpourmpakis, G. E. Froudakis, G. P. Lithoxoos, and J. Samios, Nano Lett. 6, 1581 (2006).
17. M. T. Yin and M. L. Cohen, Phys. Rev. B 29, 6996 (1984).
18. M. N. Huda, Y. Yan, and M. M. Al-Jassim, Chem. Phys. Lett. 479, 255 (2009).
19. X. H. Sun, C. P. Li, W. K. Wong, N. B. Wong, C. S. Lee, S. T. Lee, and B. T. Teo, J. Am. Chem. Soc. 124, 14464 (2002).
20. L. Latu-Romain, M. Ollivier, A. Mantoux, G. Auvert, O. Chaix- Pluchery, E. Sarigiannidou, E. Bano, B. Pelissier, C. Roukoss, H. Roussel, F. Dhalluin, B. Salem, N. Jegenyes, G. Ferro, D. Chaussende, and T. Baron, J. Nano Part Res. 13, 5425 (2011).
21. N. Keller, C. Pham-Huu, G. Ehret, V. Keller, and M. J. Ledous, Carbon 41, 2131 (2003).
22. E. Borowiak-Palen, M. H. Ruemmeli, T. Gemming, M. Knupfer, K. Biedermann, A. Leonhardt, T. Pihler, and R. J. Kalenczuk, J. Appl. Phys. 97, 056102 (2005).
23. T. Taguchi, N. Igawa, H. Yamamoto, S. Shamoto, and S. Jitsukawa, Physica E (Amsterdam) 28, 431 (2005).
24. J. Q. Hu, Y. Bando, J. H. Zhan, and D. Goberg, Appl. Phys. Lett. 85, 2923 (2004).
25. J. M. Nhut, R. Vieira, L. Pesant, J.-P. Tessonnier, N. Keller, G. Ehet, C. Pham-Huu, and M. J. Ledoux, Catal. Today 79, 11 (2002).
26. C. Pham-Huu, N. Keller, and G. Ehet, J. Catal. 200, 400 (2001).
27. T. Taguchi, N. Igawa, H. Yamamoto, and S. Jitsukawa, J. Am. Ceram. Soc. 88, 459 (2005).
28. A. Huczko, M. Bystrzejewski, H. Lange, A. Fabianowska, S. Cudzilo, A. Panas, and M. Szala, J. Phys. Chem. B 109, 16244 (2005).
29. H. Dai, E. W. Wong, Y. Z. Lu, S. Fan, and C. M. Lieber, Nature 375, 769 (1995).
30. H. Wang, X.-D. Li, T.-S. Kim, and D.-P. Kim, Appl. Phys. Lett. 86, 173104 (2005).
31. L. Z. Pei, Y. H. Tang, Y. W. Chen, C. Guo, X. X. Li, Y. Yuan, and Y. Zhang, J. Appl. Phys. 99, 114306 (2006).
32. V. V. Pokropivnyi and P. M. Silenko, Theo. Exp. Chem. 42, 3 (2006).
33. M. W. Zhao, Y. Y. Xia, F. Li, R. Q. Zhang, and S.-T. Lee, Phys. Rev. B 71, 085312 (2005).
34. A. K. Ray and M. N. Huda, J. Comp. Th. Nanosci. 3, 315 (2006), and references therein.
35. P. Melinon, B. Masenelli, F. Tournus, and A. Perez, Nature Mat. 6, 479 (2007).
36. P. Pradhan and A. K. Ray, J. Mol. Stuct.: Theochem. 716, 109 (2005).
37. M. N. Huda and A. K. Ray, Chem. Phys. Lett. 457, 124 (2008).
38. J. Hou and B. Song, J. Chem. Phys. 128, 154304 (2008).
39. A. Srinivasan, M. N. Huda, and A. K. Ray, Phys. Rev. A 72, 063201 (2005).
40. A. Srinivasan, M. N. Huda, and A. K. Ray, Eur. Phys. J. D 39, 227 (2006).
41. M. Matsubara and C. Massobrio, J. Phys. Chem. A 109, 4415 (2005).
42. M. Menon, J. Chem. Phys. 114, 7731 (2001).
43. M. N. Huda and A. K. Ray, Phys. Rev. A 69, 011201 (R) (2004).
44. H. Hiura, T. Miyazaki, and T. Kanayama, Phys. Rev. Lett. 86, 1733 (2001).
45. V. Kumar and Y. Kawazone, Phys. Rev. Lett. 87, 045503 (2001).
46. V. Kumar and Y. Kawazone, Phys. Rev. B 65, 073404 (2002).
47. M. N. Huda and A. K. Ray, Eur. Phys. J. D 31, 63 (2004).
48. R. West, Science 225, 1109 (1984)
49. Polyhedron 21, 467 (2002).
50. D. Bravo-Zhivotovskii, R. Dobrovetsky, D. Nemirovsky, V. Molev, M. Bendikov, G. Molev, M. Botoshansky, and Y. Apeloig, Angew. Chem. Int. Ed. 47, 4343 (2008).
51. A. Rubio, J. L. Corkill, S. G. Louie, and M. L. Cohen, Phys. Rev. B 49, 5081 (1994).
52. B. Baumeier, P. Kruger, and J. Pollmann, Phys. Rev. B 76, 085407 (2007).
53. M. N. Huda, L. Kleinman, and A. K. Ray, J. Comput. Theor. Nanosci. 4, 739 (2007).
54. J. Li, Y. Xia, M. Zhao, X. Liu, C. Song, L. Li, F. Li, and B. Huang, Chem. Phys. Lett. 442, 384 (2007).
55. J. Li, Y. Xia, M. Zhao, X. Liu, C. Song, L. Li, and F. Li, J. Chem. Phys. 128, 154719 (2008).
56. M. N. Huda and A. K. Ray, Eur. Phys. J. D 31, 63 (2004).
57. R. L. Hettich, R. N. Compton, and R. H. Ritchie, Phys. Rev. Lett. 67, 1242 (1991).
58. J. W. Mintmire, B. I. Dunlap, and C. T. White, Phys. Rev. Lett. 68, 631 (1992).
59. M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, and P. C. Eklund, Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes, Academic Press, New York (1996).
60. P. V. Avramov, P. B. Sorokin, A. S. Fedorov, D. G. Fedorov, and Y. Maeda, Phys. Rev. B 74, 245417 (2006).
61. A. Mavrandonakis, G. Froudakis, M. Schnell, and M. Muhlhauser, Nano Lett. 3, 1481 (2003).
62. A. Galano and E. Orgaz, Phys. Rev. B 77, 045111 (2008).
63. M. Menon, E. Richter, A. Mavrandonakis, G. Froudakis, and A. N. Androtis, Phys. Rev. B 69, 115322 (2004).
64. K. M. Alam and A. K. Ray, Phys. Rev. B 77, 035436 (2008).
65. K. M. Alam and A. K. Ray, Nanotechnology 18, 495706 (2007).
66. J. Muscat, A. Wander, and N. Harrison, Chem. Phys. Lett. 34, 397 (2001).
67. J. Heyd and G. Scuseria, J. Chem. Phys. 121, 1187 (2004).
68. V. Barone, J. E. Peralta, M. Wert, J. Heyd, and G. E. Scuseria, Nano Lett. 5, 1621 (2005).
69. V. Barone, J. E. Peralta, and G. E. Scuseria, Nano Lett. 5, 1830 (2005).
70. V. Barone, O. Hod, and G. E. Scuseria, Nano Lett. 6, 2748 (2006).
71. M. Y. Han, B. Ozyilmaz, Y. Zhang, and P. Kim, Phys. Rev. Lett. 98, 206805 (2007).
72. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993); 109, 2092 (1998).
73. C. Lee, W. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
74. T. H. Dunning, Jr and P. J. Hay, Modern Theoretical Chemistry, Plenum, New York (1976), pp. 1-28.
75. Gaussian 03, Revision D.02, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr, T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, and J. A. Pople, Gaussian, Inc., Wallingford CT (2004).
76. P. J. Hay and W. R. Wadt, J. Chem. Phys. 82, 270 (1995).
77. P. Pradhan and A. K. Ray, J. Comp. Th. Nanosci. 3, 128 (2006).
78. B. Baumeier, P. Kruger, and J. Pollmann, Phys. Rev. B 76, 085407 (2007).
79. L. Wang, J. Lu, G. Luo, W. Song, L. Lai, M. Jing, R. Qin, J. Zhou, Z. Gao, and W. N. Mei, J. Phys. Chem. C 111, 18864 (2007).
80. Y. Miyamoto and B. D. Yu, App. Phys. Lett. 80, 586 (2002).
81. I. J. Wu and G. Y. Guo, Phys. Rev. B 76, 035343 (2007).
82. S. P. Huang, D.-S. Wu, J.-M. Hu, H. Zhang, Z. Xie, H. Hu, and W.-D. Cheng, Opt. Express 15, 10947 (2007).
83. R. J. Baierle, P. Piquini, L. P. Neves, and R. W. Miwa, Phys. Rev. B 74, 155425 (2006).
84. K. Adhikari, M. N. Huda, and A. K. Ray, J. Comp. Theoretical Nano-Science 8, 1502 (2011).
85. M. Zhao, Y. Xia, D. Zhang, and L. Mei, Phys. Rev. B 68, 235415 (2003).
86. J. P. Lu, Phys. Rev. Lett. 79, 1297 (1997).
87. J. Cai, R. F. Bie, X. M. Tan, and C. Lu, Physica B 344, 99 (2004).
88. C. Y. Wang and L. C. Zhang, Nanotechnology 19, 075705 (2008).
89. Y. Huang, J. Wu, and K. C. Hwang, Phys. Rev. B 74, 245413 (2006).
90. O. A. Shenderova, V. V. Zhirnov, and D. W. Brenner, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 27, 227 (2002).
91. W. H. Moon, J. K. Han, and H. J. Hwang, Nanotech. 3, 158 (2003).
92. E. Hernández, C. Goze, P. Bernier, and A. Rubio, Phys. Rev. Lett. 80, 4502 (1998).
93. M. Polanyi, Z. Phys. 7, 323 (1921).
94. E. W. Wong, P. E. Sheehan, and C. M. Lieber, Science 277, 1971 (1997).
95. E. Hernández, C. Goze, P. Bernier, and A. Rubio, Phys. Rev. Lett. 80, 4502 (1998).
96. G. Gao, T. Cagin, and W. A. Goddard, III, Nanotechnology 9, 184 (1998).
97. Z. Wang, X. Zu, H. Xiao, F. Gao, and W. J. Weber, Appl. Phys. Lett. 92, 183116 (2008).
98. A. I. Krylov, Ann. Rev. Chem. 59, 433 (2008).
99. I. Shavitt and R. J. Bartlett, Many-Body Methods in Chemistry and Physics: MBPT and Coupled-Cluster Theory, Cambridge University Press, Cambridge, UK (2009).
100. P. Geerlings, F. De Proft, and W. Langenaker, Chem. Rev. 103, 1793 (2003), and references therein.
101. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 1372 (1993).
102. G. Orlova and J. D. Goddard, Mol. Phys. 100, 483 (2002).
103. V. I. Anisimov, J. Zaanen, and O. K. Andersen, Phys. Rev. B 44, 943 (1991).
104. Z. Hu and H. Metiu, J. Phys. Chem. (2011), dx.doi.org/101021/ jp111350u.
105. V. I. Anisimov, F Aryasetiawan, and A. I. Lichtenstein, J. Phys.: Cond. Matt. 9, 767 (1997).
106. L. Severin, M. S. S. Brooks, and B. Johansson, Phys. Rev. Lett. 71, 3214 (1993).
107. S. L. Dudarev, G. A. Botton, S. Y. Savrasov, C. J. Humphreys, and A. P. Sutton, Phys. Rev. B 57, 1505 (1998).
108. A. G. Petukhov, I. I. Mazin, L. Chioncel, and A. I. Lichtenstein, Phys. Rev. B 67, 153106 (2003).
109. N. J. Mosey and E. A. Carter, Phys. Rev. B 76, 155123 (2007).
110. M. N. Huda and L. Kleinman, Phys. Rev. B 78, 094424 (2008).
111. W. Gao, P. Liu, R. S. Crandall, S.-H. Lee, D. K. Benson, and H. M. Branz, J. Non-Cryst. Sol. 266, 1140 (2000).
112. F. Islam and A. K. Ray, Sol. St. Comm. 150, 938 (2010).
113. S. L. Dudarev, A. I. Liechtenstein, M. R. Castell, G. A. D. Briggs, and A. P. Sutton, Phys. Rev. B 56, 4900 (1997).
114. J. Bouchet, B. Siberchicot, F. Jollet, and A. Pasturel, J. Phys.: Condens. Matter 12, 1723 (2000).
115. I. S. Elfimov, A. Rusydi, S. I. Csiszar, Z. Hu, H. H. Hsieh, H.-J. Lin, C. T. Chen, R. Liang, and G. A. Sawatzky, Phys. Rev. Lett. 98, 137202 (2007).
116. T. R. Paudel and W. R. L. Lambrecht, Phys. Rev. B 77, 205202 (2008).
117. A. Walsh, J. L. F. Da Silva, and S.-H. Wei, Phys. Rev. Lett. 100, 256401 (2008).
118. C. Persson and S. Mirbt, Braz. J. Phys. 36, 286 (2006).
119. V. L. Campo, Jr and M. Cococcioni, J. Phys.: Condens. Matter 22, 055602 (2010).
120. G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 48, 13115 (1993).
121. G. Kresse and J. Furthmüller, Comput. Mater. Sci. 6, 15 (1996).
122. G. Kresse and J. Furthmüller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
123. J. P. Perdew and A. Zunger, Phys. Rev. B 23, 5048 (1981).
124. P. E. Blöchl, Phys. Rev. B 50, 17953 (1994)
125. G. Kresse and D. Joubert, Phys. Rev. B 59, 1758 (1999).
126. E. Goll, M. Ernst, F. Moegle-Hofacker, and H. Stoll, J. Chem. Phys. 130, 234112 (2009).
127. S. Midda and A. K. Das, J. Mol. Struct. Theochem. 633, 67 (2003).
128. J. Hou and B. Song, J. Chem. Phys. 128, 154304 (2008).
129. P. S. Yadav, R. K. Yadav, S. Agrawal, and B. K. Agarwal, J. Phys.: Cond. Matt. 18, 7085 (2006).