石墨烯中的硅与硅氮杂质：结构、能量学及对电子输运的影响
介观与纳米尺度物理
2016-01-20 v1 材料科学
摘要
我们从理论上研究了石墨烯中硅和硅氮杂质的原子结构与能量学。利用密度泛函理论，我们深入了解了杂质的原子结构，评估了它们的形成能，并估算了其在实际样品中的丰度。我们发现氮、氧和氢被俘获在硅杂质处，显著改变了系统的电子性质。此外，我们表明氮掺杂可以诱导局部磁矩，导致自旋相关的输运性质，尽管硅和氮杂质本身都不具有磁性。为了模拟具有大量随机分布杂质的大系统，我们推导了描述杂质对石墨烯 {\pi} 电子结构影响的紧束缚模型。然后利用线性标度实空间 Kubo-Greenwood 方法，评估了杂质随机分布的大尺度系统的输运性质，并发现了每种杂质类型类似指纹的散射截面。输运性质差异很大，我们的结果表明，某些杂质甚至可以在实际石墨烯样品中诱导强局域化。
引用
@article{arxiv.1509.00084,
title = {Silicon and silicon-nitrogen impurities in graphene: structure, energetics and effects on electronic transport},
author = {Mikko M. Ervasti and Zheyong Fan and Andreas Uppstu and Arkady Krasheninnikov and Ari Harju},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.00084},
year = {2016}
}
备注
17 pages, 9 figures