新型碳单层的平带与空穴诱导铁磁性
材料科学
2020-02-11 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
在近期实验中，具有小魔角的扭转双层石墨烯（TBG）观测到了超导与关联绝缘态，凸显了费米能附近平带的重要性。然而，TBG 的莫尔图案由逾万碳原子组成，难以用常规方法处理。通过密度泛函理论计算，我们在一种被称为环图炔（cyclicgraphdiyne）、原胞含十八个原子的新型碳单层中获得位于 E 的平带。通过向环图炔掺入空穴使平带部分占据，我们发现具有 1/8、1/4、3/8 与 1/2 空穴掺杂浓度的环图炔呈现铁磁性（半金属），而未掺杂情形为非磁性，表明存在空穴诱导的非磁性—铁磁性转变。所算得的 1/8、1/4 与 3/8 空穴掺杂浓度环图炔的电导率远高于未掺杂或 1/2 空穴掺杂情形。这些结果使环图炔极具吸引力。通过研究若干碳单层，我们发现完美平带可出现在仅含最近邻电子跳跃且具分离或角连接三角形基元的晶格中，且平带色散可由次近邻跳跃调控。我们的结果对 TBG 中平带的形成提供了洞见。本研究也提出了通过掺杂碳材料平带调控磁性的另一途径。
引用
@article{arxiv.1907.12362,
title = {Flat Band and Hole-induced Ferromagnetism in a Novel Carbon Monolayer},
author = {Jing-Yang You and Bo Gu and Gang Su},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.12362},
year = {2020}
}