含结构缺陷的二维石墨烯输运性质

我们就存在结构缺陷情况下二维石墨烯中的电子输运模拟提出了一份详尽报告。在 sp$^2$ 碳基材料中各类繁多的此类缺陷中，我们聚焦于 Stone-Wales 缺陷和两种双空位型重构缺陷。首先，基于从头算 (ab initio) 计算，推导出了一个紧束缚模型来描述这些缺陷的电子结构。然后，利用阶数为 N 的实空间 Kubo-Greenwood 方法计算了包括弹性平均自由程、迁移率和电导率在内的半经典输运性质。随着缺陷密度的增加，逐渐观察到一个最小电导率平台 ($\sigma^{min}_{sc}= 4e^2/\pi h$)。电导率衰减至 $\sigma^{min}_{sc}$ 的饱和现象与依赖于缺陷的共振能量相关。最后，在半经典机制之外捕捉到了局域化现象。预测存在安德森转变 (Anderson transition)，对于约 1% 的缺陷密度，其局域化长度在数十纳米量级。