Band structure transformation of the avoided crossing type in impure graphene

Анотація

Показано, що електронний спектр у графені, подібно до інших низьковимірних систем, може демонструвати різкий домішковий резонанс поблизу точки Дірака через наявність одиничної слабозв’язаної домішки, яка описується моделлю Фано. Продемонстровано, що відповідно до усталеного сценарію електронна зонна структура графену зазнає свого роду трансформації, а саме типу уникнутого перетину, за збільшення концентрації таких домішок малого радіуса. Впродовж цього процесу трансформації основні події розгортаються поблизу енергії домішкового резонансу — найбільш інтригуючої області енергетичного спектра графену. Трансформація типу уникнутого перетину розвивається пороговим чином. А саме, вона починається, коли концентрація домішки перевищує критичне значення, що визначається значним просторовим перекриттям окремих домішкових станів. На відміну від попередніх випадків подібних трансформацій зонної структури в низьковимірних системах, наші висновки свідчать про утворення нової, домішкової, точки Дірака в спектрі поряд зі зміщеною вихідною, що подвоює їхню кількість у невпорядкованій системі. Отриманий електронний спектр також має одиничну гідну уваги область концентраційного уширення або щілину рухливості істотно зниженої ширини довкола енергії домішкового резонансу. Області концентраційного розмиття краю зони довкола старої та новоствореної точки Дірака, де електронні стани є також локалізованими, як виявилось є нехтовно вузькими. Проведений аналіз дозволяє припустити, що керування положенням рівня Фермі в досліджуваній невпорядкованій системі може дозволити спостерігати зворотний перехід метал–ізолятор. Вхід рівня Фермі до щілини рухливості та вихід з неї викликає переходи метал–діелектрик та діелектрик–метал відповідно.