Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Влияние упорядочения примеси на энергетический спектр и электропроводность графена

С. П. Репецкий1, И. Г. Вышывана1, С. П. Кручинин2, Е. Я. Кузнецова3, Р. М. Мельник4

1Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, ул. Владимирская, 60, 01033 Киев, Украина
2Институт теоретической физики им. Н. Н. Боголюбова НАН Украины, ул. Метрологическая, 14б, 03143 Киев, Украина
3Национальный авиационный университет, просп. Космонавта Комарова, 1, 03058 Киев, Украина
4Национальный университет «Киево-Могилянская академия», ул. Г. Сковороды, 2, 04070 Киев, Украина

Получена: 21.12.2018; окончательный вариант - 15.01.2019. Скачать: PDF

В однозонной модели сильной связи исследовано влияние примеси замещения на энергетический спектр и электропроводность графена. Установлено, что упорядочение атомов замещения на узлах кристаллической решётки приводит к возникновению щели в энергетическом спектре графена шириной η|δ| с центром в точке yδ, где η — параметр упорядочения, δ — разность потенциалов рассеяния атомов примеси и углерода, y — концентрация примеси. Если уровень Ферми попадает в область указанной щели, то при упорядочении графена электропроводность σαα, т.е. возникает переход металл–диэлектрик. Если уровень Ферми находится вне щели, то при увеличении параметра порядка η электропроводность возрастает по закону σαα(y2(1/4)η2)1. При концентрации y = 1/2 с упорядочением атомов примеси (η → 1) электропроводность графена σαα, т.е. графен переходит в состояние идеальной проводимости. Исследована область локализации электронных примесных состояний, которые возникают на краях спектра и энергетической щели.

Ключевые слова: графен, энергетическая щель, концентрация примеси, параметр упорядочения, функция Грина, переход металл–диэлектрик, область локализации электронных примесных состояний.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v41/i04/0427.html

PACS: 71.23.An, 71.30.+h, 71.55.Ak, 71.55.Jv, 72.10.-d


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. J. Sun, M. Marsman, G. I. Csonka, A. Ruzsinszky, P. Hao, Y.-S. Kim, G. Kresse, and J. P. Perdew, Phys. Rev. B, 84: 035117 (2011). Crossref
  2. C. Yelgel and G. P. Srivastava, Appl. Surface Sci., 258: 8338 (2012). Crossref
  3. P. A. Denis, Chem. Phys. Lett, 492: 251 (2010). Crossref
  4. Xiaohui Deng, Yanqun Wu, Jiayu Dai, Dongdong Kang, and Dengyu Zhang, Phys. Lett. A, 375: 3890 (2011). Crossref
  5. Yu. V. Skrypnyk and V. M. Loktev, Phys. Rev. B, 73, No. 24: 241402(R) (2006). Crossref
  6. Yu. V. Skrypnyk and V. M. Loktev, Phys. Rev. B, 75: 245401 (2007). Crossref
  7. S. S. Pershoguba, Yu. V. Skrypnyk, and V. M. Loktev, Phys. Rev. B, 80, No. 21: 214201 (2009). Crossref
  8. T. M. Radchenko, A. A. Shylau, and I. V. Zozoulenko, Phys. Rev. B, 86: 035418-1-13 (2012). Crossref
  9. T. M. Radchenko, V. A. Tatarenko, I. Yu. Sagalianov, Yu. I. Prylutskyy, P. Szroeder, and S. Biniak, Carbon, 101: 37 (2016). Crossref
  10. T. M. Radchenko, V. A. Tatarenko, I. Yu. Sagalianov, and Yu. I. Prylutskyy, Phys. Lett. A, 378, Nos. 30–31: 2270 (2014). Crossref
  11. T. M. Radchenko, A. A. Shylau, I. V. Zozoulenko, and A. Ferreira, Phys. Rev. B, 87: 195448-1–14 (2013). Crossref
  12. T. M. Radchenko, A. A. Shylau, and I. V. Zozoulenko, Solid State Comm., 195: 88 (2014). Crossref
  13. T. M. Radchenko, V. A. Tatarenko, I. Yu. Sagalianov, and Yu. I. Prylutskyy, Configurations of Structural Defects in Graphene and Their Effects on Its Transport Properties, Graphene: Mechanical Properties, Potential Applications and Electrochemical Performance (Ed. B. T. Edwards) (Hauppauge, N.Y. USA: Nova Science Publishers, Inc.: 2014), Chapter 7, p. 219, arXiv:1406.0783
  14. V. F. Los’ and S. P. Repetsky, J. Phys.: Condens. Matter., 6: 1707 (1994). Crossref
  15. S. P. Repetsky, I. G. Vyshyvana, S. P. Kruchinin, and Stefano Bellucci, Scientific Reports, 8, Article number: 9123 (2018). Crossref
  16. B. Velicky, Phys. Rev., 184: 614 (1969). Crossref
  17. J. C. Slater and G. F. Koster, Phys. Rev., 94, No. 6: 1498 (1954). Crossref
  18. S. P. Repetsky, I. G. Vyshyvana, E. Ya. Kuznetsova, and S. P. Kruchinin, In-ternational Journal of Modern Physics B, 32: 1840030 (2018). Crossref