菱方多层石墨烯中的交换相互作用、无序与堆垛层错
介观与纳米尺度物理
2021-07-07 v2 无序系统与神经网络
材料科学
摘要
我们将双层石墨烯中电荷中性处带隙电子态的平均场Hartree Fock理论应用于多达三十层的菱方石墨薄膜。对于基态，序参量（能谷中心处能带分离）随层数增加饱和至一恒定非零值，而带隙随层数减小。我们考虑了以随机层势形式的手性对称破缺无序，以及以层间耦合随机值形式的手性保持无序。前者减小平均带隙的幅度，而后者影响可忽略，这源于具有大量层的薄膜内的自平均。我们确定了存在单个堆垛层错时的基态，其导致两对低能带，并识别出两个独立的序参量。其中之一决定零温下的带隙，另一决定临界温度，总体上导致与原始菱方石墨不同的带隙温度依赖关系。在堆垛层错存在时，每个具有 层的菱方区段贡献一对低能平带，产生位于特征性 依赖波矢处的Berry曲率峰。基态中填满的价带每自旋-能谷味的Chern数在量值上等于总层数的一半，与原始菱方石墨的同一数值相同。
引用
@article{arxiv.2102.13507,
title = {Exchange interaction, disorder, and stacking faults in rhombohedral graphene multilayers},
author = {James H. Muten and Alex J. Copeland and Edward McCann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.13507},
year = {2021}
}
备注
16 pages, 15 figures