单层石墨烯中超临界杂质团簇的空间电荷与屏蔽
介观与纳米尺度物理
2024-02-19 v2 量子物理
摘要
已知电荷为 Ze 的库仑杂质在 Z 超过由材料精细结构常数 α 决定的临界值 1/2α 时，会使未掺杂石墨烯的基态相对于屏蔽空间电荷的产生变得不稳定。最近的实验进展使得通过跨越临界点调节 Z 来以可控方式探索这一转变成为可能。结合 α 的相对较大值，这开启了研究石墨烯对超临界杂质 Zα≫1 的屏蔽响应的可能，此时屏蔽电荷很大，而我们重访的托马斯-费米分析是适用的。该 regime 下屏蔽的特征由无量纲屏蔽参数 Zα² 控制。具体而言，对于圆形杂质团簇，在弱屏蔽 regime Zα²≪1 中，大部分屏蔽电荷位于团簇之外。强屏蔽 regime Zα²≫1 实现了汤姆逊原子：大部分屏蔽电荷位于团簇内部，几乎完全中和源电荷，仅团簇边缘附近的过渡层中存在其余空间电荷。
引用
@article{arxiv.2309.02199,
title = {Space charge and screening of a supercritical impurity cluster in monolayer graphene},
author = {Eugene B. Kolomeisky and Joseph P. Straley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.02199},
year = {2024}
}
备注
8 pages, 1 figure, minor changes, version to be published in Phys. Rev. B