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狄拉克点处的量子输运:绘制从纯净到无序石墨烯的最小电导率图谱

介观与纳米尺度物理 2015-11-11 v1

摘要

利用经费米黄金规则修正以处理散射的Landauer理论,以及结合对杂质分布进行蒙特卡洛采样的非平衡格林函数(NEGF)模拟,绘制了石墨烯最小电导率σmin\sigma_\mathrm{min}的相空间图谱。由此得到的'扇形图'跨越了从弹道输运到扩散输运的区域,覆盖了不同的宽长比(W/LW/L),并揭示了若干令人惊奇的现象。器件宽长比决定了允许多少隧穿(在接触之间),并成为σmin\sigma_{min}从弹道区到扩散区演化的主导因素。我们发现σmin\sigma_{min}随杂质密度的变化趋势在W/L>1W/L>1时递增,在W/L<1W/L<1时递减,最终在脏极限下均收敛于约128q2/π3h4q2/h128q^2/\pi^3h\sim 4q^2/h。在扩散极限下,由于电荷坑洞导致的导电模式增加与狄拉克点处散射导致的平均透射率降低之间精确抵消,电导率呈现准饱和状态。在纯净的弹道极限下,计算得到的最低模式的电导率显示出令人惊讶的法布里-珀罗振荡缺失,这与包括双层石墨烯在内的其他材料不同。我们认为,即使在低温下也缺乏振荡,是克莱因隧穿的一个特征。

关键词

引用

@article{arxiv.1507.01257,
  title  = {Quantum transport at the Dirac point: Mapping out the minimum conductivity from pristine to disordered graphene},
  author = {Redwan N. Sajjad and Frank Tseng and K. M. Masum Habib and Avik W. Ghosh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1507.01257},
  year   = {2015}
}