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具有点缺陷的石墨烯电子性质

DOI：10.1063/1.5060964 期刊：Low Temperature Physics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 本文逐点分析了含缺陷（吸附原子、替位原子、空位）石墨烯的电子能谱，这些缺陷可通过Lifshitz模型充分描述。针对二维相对论性电子情形计算了该模型的已知哈密顿量，并给出了狄拉克点附近出现杂质共振的判据。文中提出了石墨烯浓度带结构转变理论，由此得出：当杂质浓度达到严格定义的数值时，在杂质共振能级附近会打开输运能隙。同时分析了此类{空间无序体系}中Dirac准粒子局域化的可能性（或不可能性）。基于此，对近期在{非纯净石墨烯}中观测到的金属-绝缘体转变现象作出解释并建立描述——该现象是系统费米能在输运能隙区域降低的直接结果。引入并论证了石墨烯局部能谱重排概念（该过程伴随缺陷浓度增加而发生）。通过理论推导阐明：低温电导率随电子费米能变化的最小值位置对应杂质共振能而非狄拉克点（该结论已获多项理论与实验研究验证），且该最小值并非普适量而是取决于缺陷浓度。在开展杂质效应解析研究的同时，对目标体系进行了数值模拟，最终证实两种方法完全吻合，尤其验证了能谱重排全貌、电子态局域化以及具有局域特性效应的整体图景。
作者： Y. V. Skrypnyk，V. M. Loktev
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研究概述 实验方案

研究目的

在Lifshitz模型中研究含点缺陷（吸附原子、替代原子、空位）的石墨烯电子特性，重点关注电子能谱转变、狄拉克点附近的杂质共振以及金属-绝缘体转变。

研究成果

该研究表明，石墨烯中的点缺陷会显著改变其电子特性，包括在狄拉克点附近形成杂质共振态、开启输运能隙以及发生金属-介电转变。研究发现最小电导率与缺陷浓度相关，这一结论对最小电导率具有普适性的传统观点提出了挑战。

研究不足

该研究是理论性的，聚焦于石墨烯中点缺陷的Lifshitz模型。它并未涵盖所有类型的缺陷或相互作用，且数值模拟可能无法完全捕捉含缺陷石墨烯的所有现实复杂性。

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