Bernal 双层石墨烯中通过选择性功能化监测的电子输运性质与量子局域化效应

监测二维材料的电子性质是为电子器件和传感器等应用开辟道路的关键一步。从这个角度看，Bernal 双层石墨烯（BLG）是一个相当简单的体系，它通过选择性功能化（原子或分子的吸附）为调控电子带隙和载流子迁移率提供了极大可能。在此，我们详细数值研究了当两类吸附位点同时存在时 BLG 的电子性质。我们聚焦于吸附物浓度 c 在 0.25% 到 5% 之间、实验中可实现的真实情况。对于给定的 c 值，当电子掺杂低于 c 时，我们表明通常在半经典计算中被忽略的量子效应会强烈影响电子结构与输运性质。事实上发现了广泛的行为，如带隙打开、金属性行为或反常电导，它们取决于吸附物位置、c 值、掺杂，以及最终可能形成带隙中间带的中隙态之间的耦合。这些行为可通过基于 BLG 晶格为二分图这一事实的简单论证来理解。我们还分析了低温下的电导，此时多重散射效应不可忽略。此外，当费米能级位于中隙态带内时，载流子的平均速度抵消，但得益于速度的量子涨落，导电仍可能发生。