电场、磁场及 $\sigma$ 边带对石墨烯纳米带电子与光学谱的影响

我们系统研究了受面内横向电场和垂直磁场作用的扶手椅型与锯齿型石墨烯纳米带（GNRs）的异常电子与光学性质。我们的计算在广义多轨道紧束缚模型内进行，该模型基于一个哈密顿量，其考虑了 (s, $p_x$, $p_y$, $p_z$) 原子轨道间的跳跃积分以及外电场与磁场。电子结构由源于 $p_z$ 轨道的 $\pi$ 带和源于 (s, $p_x$, $p_y$) 轨道的 $\sigma$ 带组成。能带与光学谱因纳米带边缘性质及外场强度的不同而多样化。扶手椅型 GNRs 除低能 $\sigma$ 带外还呈现宽度依赖的能隙，而锯齿型体系在零能量处具有未填充的平带及 $\pi$ 边缘态，以及部分填充的宽范围 $\sigma$ 带。施加的面内电场导致能带分裂与费米能级移动，从而丰富了带间与带内光学电导率。外磁场与边缘几何之间的相互作用产生了非凡的量子化朗道能级与特殊光学谱。