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

Вплив упорядкування домішки на енергетичний спектр та електропровідність графену

С. П. Репецький1, І. Г. Вишивана1, С. П. Кручинін2, О. Я. Кузнєцова3, Р. М. Мельник4

1Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 60, 01033 Київ, Україна
2Інститут теоретичної фізики ім. М. М. Боголюбова НАН України, вул. Метрологічна, 14б, 03143 Київ, Україна
3Національний авіаційний університет, просп. Космонавта Комарова, 1, 03058 Київ, Україна
4Національний університет «Києво-Могилянська академія», вул. Г. Сковороди, 2, 04070 Київ, Україна

Отримано: 21.12.2018; остаточний варіант - 15.01.2019. Завантажити: PDF

В однозонній моделі сильного зв’язку досліджено вплив домішки заміщення на енергетичний спектр та електропровідність графену. Встановлено, що впорядкування атомів заміщення на вузлах кристалічної гратки приводить до виникнення щілини в енергетичному спектрі графену шириною η|δ| з центром в точці yδ, де η — параметр впорядкування, δ — різниця потенціалів розсіяння атомів домішки і вуглецю, y — концентрація домішки. Якщо рівень Фермі потрапляє в область зазначеної щілини, то при упорядкуванні графену електропровідність σαα, тобто виникає перехід метал–діелектрик. Якщо рівень Фермі лежить поза щілиною, то при збільшенні параметру порядку η електропровідність збільшується за законом σαα(y2(1/4)η2)1. При концентрації y = 1/2 з впорядкуванням атомів домішки (η → 1) електропровідність графену σαα, тобто виникає перехід графену в стан ідеальної провідності. Досліджено області локалізації електронних домішкових станів, які виникають на краях спектру та краях енергетичної щілини.

Ключові слова: графен, енергетична щілина, густина станів, концентрація домішки, параметр впорядкування, функція Гріна, перехід метал–діелектрик, область локалізації електронних домішкових станів.

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

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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