Электронные и фононные состояния, локализованные вблизи границы графена

Анотація

Аналитически и численно проанализировано изменение электронного и фононного спектров графена при образовании границы хиральности «zigzag». Установлено, что при этом вблизи уровня Ферми возбуждается щелевая волна с релятивистской дисперсией. Эта волна распространяется вдоль границы и затухает по мере удаления от нее. Определены условия возникновения и характеристики данной волны. В частности, показано, что распространение данной волны происходит только по атомам подрешетки, которая включает в себя атомы с оборванными при формировании границы связями. На локальных плотностях состояний только атомов данной подрешетки щелевая волна формирует острые резонансные пики. Показано, что образование на графеновом слое границы данной хиральности аналогичным образом влияет на поляризованные нормально к слою фононные моды, формируя острые максимумы с частотами вблизи частоты квазиизгибных фононов при значении квазиволнового вектора в Κ-точке первой зоны Бриллюэна. Тем самым формирование «zigzag»-границы увеличивает как число носителей заряда, так и число фононов с высокой групповой скоростью, которые могут давать большой вклад в электрон-фононное взаимодействие.