具有三角形穿孔石墨烯中的鲁棒带隙与半金属性

理想石墨烯反点晶格被预测在严格指定条件下展现良好的带隙行为（即 $E_G\simeq 500$ meV）。然而，对于迄今研究的结构，该行为严重依赖于超晶格几何，并且对实验上实际的无序不鲁棒。本文研究具有锯齿边缘几何的三角形反点的矩形阵列，表明其带隙行为定性上不同于标准行为，例如扶手椅边三角形矩形阵列所展现的行为。在自旋非极化情况下，锯齿边反点比扶手椅边反点产生更大的带隙，不论支配扶手椅边反点晶格中带隙存在的规则如何。此外，在几何无序存在时，锯齿边反点显得比扶手椅边反点更鲁棒。在平均场Hubbard方法中纳入自旋极化，由于三角形几何施加的子晶格不平衡，导致每个反点处产生大的总体磁矩。半金属行为源于费米能附近自旋分裂的色散态的形成，与未极化情况相比减小了带隙。该行为也在无序存在时被发现是鲁棒的。我们的结果突出了在石墨烯中使用三角形穿孔以在具有实验实际无序水平的系统中打开电子带隙的可能性，并且进一步突出了利用该系统的强自旋依赖性用于自旋电子学应用的可能性。