Энергетический спектр графена с примесью азота

Abstract

На основі моделі сильного зв’язку досліджено електронну структуру графену з домішкою атомів азоту. Як базис обираються хвильові функції 2s-, 2p-станів нейтральних невзаємодійних атомів вуглецю. При розрахунках матричних елементів Гамільтоніана враховувалися перші три координаційні сфери. Встановлено, що гібридизація зон призводить до розщеплення енергетичного спектра електронів в області енергії Фермі. Завдяки перекриттю енергетичних зон, зазначена щілина проявляється як квазищілина, в області якої густина електронних станів є значно меншою в порівнянні з іншою областю спектра.

На основе модели сильной связи исследована электронная структура графена с примесью атомов азота. В качестве базиса выбираются волновые функции 2s-, 2p-состояний нейтральных невзаимодействующих атомов углерода. При расчёте матричных элементов гамильтониана учитывались первые три координационные сферы. Установлено, что гибридизация зон приводит к расщеплению энергетического спектра электронов в области энергии Ферми. Благодаря перекрыванию энергетических зон, упомянутая выше щель проявляется как квазищель, в области которой плотность электронных состояний имеет значительно меньшее значение в сравнении с другой областью спектра.

On the basis of tight-binding model, the electronic structure of graphene doped with N atoms is investigated. A set of wave functions of 2s- and 2p-states of noninteracting neutral C atoms are chosen as the basis. In a given study, the first three coordination spheres are taken into account for calculation of Hamiltonian matrix elements. As found, the hybridization of bands leads to a splitting of the energy spectrum of electrons in the Fermi energy region. Due to the overlapping of the energy bands, the above-mentioned gap manifests itself as quasi-gap, in which the electron density of states has a much lower value in comparison with other areas of the spectrum.