石墨烯晶界电子结构与输运性质的第一性原理研究
介观与纳米尺度物理
2024-03-19 v1
摘要
晶界对化学气相沉积生长的石墨烯片中的电子输运起着重要作用。本文利用第一性原理密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）方法，研究了双晶中理想化石墨烯晶界（GBs）的电子结构与输运性质。我们采用自动化工作流程生成了150种不同的晶界，并通过DFT对其几何结构进行了弛豫。研究发现，晶界通常沿其方向呈现出准一维能带结构。我们根据导电特性将晶界分为四类：透明型、不透明型、绝缘型和自旋极化型，并揭示了这些特性与角度失配、量子力学干涉以及面外屈曲之间的关系。特别是，我们发现晶界中的自旋极化与面外屈曲存在关联。我们进一步通过模拟扫描隧道谱和沿晶界的扩散输运研究了这些类别的特征，展示了电流如何沿晶界被引导。
引用
@article{arxiv.2401.06556,
title = {First Principles Study of Electronic Structure and Transport in Graphene Grain Boundaries},
author = {Aleksander Bach Lorentzen and Fei Gao and Peter Bøggild and Antti-Pekka Jauho and Mads Brandbyge},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.06556},
year = {2024}
}