Физика Низких Температур: Том 43, Выпуск 11 (Ноябрь 2017), c. 1657-1668    ( к оглавлению , назад )

Электронные и фононные состояния, локализованные вблизи границы графена

В.В. Еременко, В.А. Сиренко, И.А. Господарев, Е.С. Сыркин, С.Б. Феодосьев, И.С. Бондарь

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: feodosiev@ilt.kharkov.ua

A. Feher

Centre of Low Temperature Physics Faculty of Science P.J. Šafarik University & Institute of Experimental Physics SAS 9 Park Angelinum, Košice 04154, Slovakia

К.А. Минакова

Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» МОН Украины, ул. Багалия, 21, г. Харьков, 61002, Украина

Статья поступила в редакцию 20 июня 2017 г.

Аннотация

Аналитически и численно проанализировано изменение электронного и фононного спектров графена при образовании границы хиральности «zigzag». Установлено, что при этом вблизи уровня Ферми возбуждается щелевая волна с релятивистской дисперсией. Эта волна распространяется вдоль границы и затухает по мере удаления от нее. Определены условия возникновения и характеристики данной волны. В частности, показано, что распространение данной волны происходит только по атомам подрешетки, которая включает в себя атомы с оборванными при формировании границы связями. На локальных плотностях состояний только атомов данной подрешетки щелевая волна формирует острые резонансные пики. Показано, что образование на графеновом слое границы данной хиральности аналогичным образом влияет на поляризованные нормально к слою фононные моды, формируя острые максимумы с частотами вблизи частоты квазиизгибных фононов при значении квазиволнового вектора в Κ-точке первой зоны Бриллюэна. Тем самым формирование «zigzag»-границы увеличивает как число носителей заряда, так и число фононов с высокой групповой скоростью, которые могут давать большой вклад в электрон-фононное взаимодействие.

PACS: 63.22.–m Фононы и колебательные состояния в низкоразмерных структурах и наноматериалах;
PACS: 63.22.Rc Фононы в графене;
PACS: 63.20.kp Взаимодействие фононов с дефектами
PACS: 73.22.–f Электронная структура наноматeриалов и смежных систем;
PACS: 73.22.Pr Электронная структура графена.

Ключевые слова: квазичастичный спектр, наноструктуры, графен, дефект, поверхностные волны.

Oпубликована онлайн: 25 сентября 2017 г.