边缘重构与电子 - 电子相互作用对石墨烯纳米带量子输运的影响

我们基于石墨烯的标准紧束缚模型和重构缺陷的扩展 Hückel 模型，对具有重构边缘的石墨烯纳米带的导电性进行了数值研究。我们利用密度泛函理论对单个缺陷进行了原子几何弛豫，并显式计算了用于模拟具有重构边缘的石墨烯中电子输运的紧束缚参数。计算得出的电导显示出强烈的背散射以及依赖于边缘和缺陷类型的电子 - 空穴不对称性。这与一个额外的缺陷诱导能带有关，其波函数与本征纳米带的传播态匹配较差。我们发现输运能隙在狄拉克点附近打开，并随纳米带宽度成反比缩放，这与实验观察结果相似。我们预测最大的输运能隙出现在具有 Stone-Wales 缺陷的扶手椅型边缘处，而七元环和五元环缺陷分别导致电子和空穴产生大致相等的背散射。以七元环缺陷为例，我们表明尽管 Hartree 近似下的电子相互作用会导致载流子在缺陷处积累，但令人惊讶的是，其对输运的影响是减少缺陷引起的载流子背散射，从而增强电导。