石墨烯的能带结构是一个简单的线性结构,其中存在两个无色散的Dirac点。 在石墨烯中,每个碳原子有三个近邻碳原子,它们在二维平面上形成一个六边形格子。由于局部电子结构的共价键成键能达到几电子伏特(eV)级别,而高能电子或光子的能量竞相达到几百电子伏特级别,因此大部分情况下,我们只需要关注石墨烯最外层的价带和导带。 石墨烯的费米面在K点处与
实际上,石墨烯中电子结构的主要特性就是来自于这些 \pi 轨道中的电子在原胞内部和近邻原胞之间的hop。3. 紧束缚近似下的电子结构 紧束缚近似的出发点是对孤立原子外的轨道能级进行修正,修正来源于近邻原子之间的电子波函数的交叠,其一般计算的结果展现出带宽较窄而带隙较大的能带结构(近自由电子近似的修正来源于...
紧束缚方法计算石墨烯能带构造 .紧束缚方法 •石墨烯中电子受原子核束缚较强，而原子之间的相互作用较弱，晶体中的电子形状更接近于孤立原子中的情形。•紧束缚方法利用一切原子的电子波函数的线性叠加作为零级近似波函数 .=+= 石墨烯晶体构造 .不等价点：=+= ),(),(),(0,),(,),().每个碳原子有3个...
从理论上讲,石墨烯的共面电子系统应该具有晶体能带结构,因为它是一个具有周期性的晶体结构。但是,由于石墨烯只有一个碳原子厚度,相邻碳原子之间的耦合非常强,导致其能带结构非常特殊。理论计算表明,石墨烯的导带和价带交叉在费米能级处,形成一条水平线。这意味着在石墨烯中,电子和空穴的能量随着动量的变化而...
石墨烯能带结构 可以看到,在布里渊区边界的六个点处,两能带相交于一点,若在该点附近将哈密顿量展开(将H(\vec{K}+\vec{k})展开到\vec{k}的一次项),可以得到类似下式的哈密顿量 H = c \vec{k}\cdot\vec{\sigma} + h_0 其中c,h_0为常数,\vec{\sigma}为泡利矩阵组成的矢量。 若忽略常数项h_...
氮掺杂石墨烯能带结构 石墨烯掺进氮原子后，导电性能会发生明显变化。原本石墨烯的碳原子排成六边形蜂窝结构，每个碳原子贡献四个电子，三个和周围碳原子形成共价键，剩下那个在平面上自由移动。这种结构让石墨烯导电性极好，但缺点是没有带隙，直接当半导体材料用不上。往石墨烯里掺氮相当于在碳网上打补丁。氮原子...
能带结构是描述固体材料中电子能量状态的重要工具。对于石墨烯而言,其能带结构中的价带和导带在费米能级处相交,形成了特殊的狄拉克锥。这一结构使得石墨烯中的电子在室温下具有极高的迁移率,成为了一种理想的电子传输材料。 二、石墨烯能带结构的制备...
我们生活中常见的石墨其实是由许多石墨烯层堆叠在一起组成的而单层石墨烯。就是这其中的最基础、最简单的一层。它由碳原子组成。原子之间通过共价键紧密相连,形成六边形的蜂窝状结构。可别小看了这一层薄薄的石墨烯,它的能带结构却极具深意,对电子学、材料学,甚至能源领域都有着无法估量的影响。石墨烯得能带结构...
文献中一般称在Brillouin区顶点处的这种结构为Dirac锥(Dirac cone)。注意到由于其能隙为〇,亦即在绝对零度下,填充在价带(全满带)的电子可以不耗费能量而进入导带,根据能带理论,石墨烯的这种形态是金属性质的。当然,如果将平面的二维石墨烯沿着不同的方向剪切并且卷起,拼接成碳纳米管的话,其能带结构就相当于在上图...
一、石墨烯能带结构的基本特征 石墨烯的零带隙特性可通过化学修饰或外场调控转变为半导体特性。能带结构中导带最小值与价带最大值的相对位置决定了带隙类型,形成直接带隙与间接带隙两种典型结构。 二、直接带隙的物理特性与应用优势 1...