无序石墨烯的强磁阻效应

我们从理论上研究了具有不同类型无序的石墨烯的磁阻 (MR)。对于短程无序，决定磁输运性质的关键参数——回旋频率与散射时间的乘积——在石墨烯中不仅取决于磁场 $H$，还取决于电子能量 $\varepsilon$。因此，即使在 Drude-Boltzmann 近似下，也会出现强烈的、与 $H$ 的平方根成正比的 MR。这种 MR 在狄拉克点附近尤为显著。此外，出于同样的原因，在同一固定 $H$ 的样品中，“量子”（分离的朗道能级）和“经典”（重叠的朗道能级）机制可能共存。我们在相对高温下（此时 Shubnikov-de Haas 振荡被热平均抑制），利用自洽 Born 近似计算了电导率张量。我们预测在极低和极高 $H$ 下均存在平方根 MR：$[\varrho_{xx}(H)-\varrho_{xx}(0)]/\varrho_{xx}(0)\approx C \sqrt{H},$ 其中 $C$ 是一个依赖于温度的因子，在低场和强场极限下有所不同，且包含“量子”和“经典”贡献。我们还发现霍尔系数对磁场和电子浓度均呈现非单调依赖关系。对于屏蔽带电杂质情形，我们预测在狄拉克点附近存在强烈的、与温度无关的 MR。此外，我们讨论了由无序主导和由碰撞主导的 MR 机制之间的竞争。特别是，我们发现对于一般门控设置下的含带电杂质石墨烯，在低温下总是确立平方根 MR。