Электронные свойства графена с точечными дефектами

• Дата: 2018
• Автори: Скрипник, Ю.В., Локтев, В.М.
• Формат: Стаття
• Мова: Russian
• Опубліковано: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2018
• Назва видання: Физика низких температур
• Теми: Обзор
• Онлайн доступ: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/176470
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Цитувати: Электронные свойства графена с точечными дефектами / Ю.В. Скрипник, В.М. Локтев // Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 11. — С. 1417-1455. — Бібліогр.: 108 назв. — рос.

Предпринята попытка последовательного рассмотрения электронного спектра графена, содержащего дефекты (адсорбированные атомы, атомы замещения, вакансии), которые могут быть адекватно описаны в рамках модели Лифшица. В этой связи для случая двумерных релятивистских электронов выбирается известный для данной модели гамильтониан и приводятся критерии появления вблизи точки Дирака примесного резонанса. Излагается теория концентрационной трансформации зонной структуры графена, из которой следует, что по достижении строго определенного значения концентрации примеси в окрестности энергии примесного резонанса открывается транспортная щель. Попутно анализируется вопрос о возможности (либо невозможности) локализации в такой пространственно неупорядоченной системе дираковских квазичастиц. На этой основе удается дать объяснение и провести описание недавно наблюдавшегося в примесном графене явления — перехода металл–диэлектрик, который оказывается прямым следствием попадания энергии Ферми системы в область транспортной щели. Вводится и обосновывается концепция перестройки локального спектра графена, которая также может осуществляться по мере роста в нем концентрации дефектов. Формулируются физические причины, по которым положение минимума низкотемпературной проводимости графена как функции энергии Ферми электронов соответствует именно энергии примесного резонанса, а не точке Дирака, как это утверждалось в ряде теоретических и экспериментальных исследований. При этом само минимальное значение, как оказывается, универсальной величиной не является, а зависит от концентрации дефектов. Аналитическое рассмотрение примесных эффектов сопровождается численным моделированием рассматриваемой системы, в результате которого установлено полное соответствие между этими двумя подходами. В частности, подтверждаются общая картина перестройки спектра, локализация электронных состояний, а также эффекты, имеющие локальную природу.