简单周期性非均匀应变在石墨烯中打开带隙

利用第一性原理方法，我们表明均匀形变要么使石墨烯保持（半）金属性，要么打开一个微小带隙，但这仅在超出石墨烯的力学断裂点之后才会发生，这与文献中基于紧束缚（TB）计算的说法相反。然而，通过沿除扶手椅方向外的任何方向施加正弦型一维非均匀形变，可以在无需任何静电门控的情况下打开一个全局带隙，其中沿锯齿形方向的波纹形变产生的带隙最大（~0.5 eV）。带隙的打开具有阈值特征，当正弦波形变的振幅A与周期$\lambda$之比超过 (A/$\lambda$)$_c$ ~0.1 且反演对称性得以保持时，带隙会急剧上升；而当对称性破缺时，则没有阈值，这与基于紧束缚模型推导出的赝磁场模型形成对比。