高度掺杂石墨的电子结构与光学特征

通过嵌入方式掺杂石墨可将其费米能级置于靠近扩展 van Hove 奇点的位置，从而可能诱导相关电子相。嵌入也会改变带结构：掺杂剂可能与碳轨道混合并形成 $\sqrt{3}\times\sqrt{3}$ 或 $2\times2$ 超晶格，引入周期势能，将石墨的 $\pi$ 带折叠。角度分辨光电子谱进一步显示，导带在 M 点附近显著平坦化，产生更高阶的 van Hove 奇点。这些效应强烈取决于掺杂剂种类和基片，对于许多体物理和输运均有重要意义。我们构建了包含掺杂剂有序、碳-掺杂剂混合以及 $\pi$ 带重整合的有效紧束架模型。模型参数来自密度泛函理论，能够再现光电实验中观察到的色散关系。利用这些模型，我们计算了光导率并识别了与掺杂剂有序和混合相关的特征信号。我们的结果为解释实验光谱并探测高度掺杂单层石墨的超晶格对称性提供了框架。