石墨烯边缘态上的电子 - 电子相互作用：多体组态相互作用研究

我们使用量子多体组态相互作用方法，研究了由 Hubbard 哈密顿量描述的锯齿形和扶手椅形石墨烯纳米带（GNRs）。由于有限终止效应，我们发现石墨烯晶格的双部性质在边缘处被破坏，使得锯齿形 GNRs 的基态为高自旋态，而扶手椅形 GNRs 的基态仍为单重态。我们的电荷和自旋密度计算表明，虽然电子密度倾向于在边缘积聚，但与自旋极化不同，向上和向下自旋倾向于在整个 GNR 晶格中混合。虽然多体电荷隙导致两种 GNRs 均表现出绝缘行为，但由于其高电子密度，在施加电场时仍可能通过边缘通道进行导电。对光学态的分析表明，锯齿形和扶手椅形 GNRs 的发光量子效率存在差异，这可以通过简单的实验进行探测。