Спектральные свойства сверхрешеток Фибоначчи, образованных из графеновых креслообразных нанолент

Abstract

Рассчитываются и анализируются спектры зависимости коэффициента прохождения Т от энергии квазичастиц Е одной из разновидностей сверхрешеток (СР) Фибоначчи, созданных на основе графена. СР построена из креслообразных графеновых нанолент (ГНЛ), а квазипериодичность образуется благодаря тому, что в качестве отдельных элементов сверхрешетки использованы металлоподобные (МКГНЛ) и полупроводниковые (ППКГНЛ) ленты, размещенные вдоль оси выращивания решетки в соответствии с последовательностью чисел Фибоначчи. Показано, что различия в значениях поперечно квантованного квазиимпульса электронов в МКГНЛ и ППКГНЛ вполне достаточно для образования эффективной квазипериодической модуляции в рассматриваемой структуре (дополнительных факторов не требуется) и определен оптимальный для этого диапазон ширин нанолент. Проанализирована зависимость спектральных свойств изучаемой структуры от геометрических параметров сверхрешетки, а также от внешнего электростатического потенциала. Обращено внимание, в частности, на то, что в каждой генерации Фибоначчи существует дираковская сверхрешеточная запрещенная зона. Результаты работы могут быть полезны при определении оптимальных параметров устройств наноэлектроники на основе графена.

Розраховуються та аналізуються спектри залежності коефіцієнта проходження Т від енергії квазічастинок Е одного з різновидів надграток (НГ) Фібоначчі, створених на основі графену. НГ побудована із кріслоподібних графенових нанострічок (ГНC), а квазіперіодичність утворюється завдяки тому, що як окремі елементи надгратки використані металоподібні (МКГНC) й напівпровідникові (НПКГНС) стрічки, розміщені уздовж осі вирощування гратки відповідно до послідовності чисел Фібоначчі. Показано, що відмінності в значеннях поперечно квантованого квазіімпульсу електронів в МКГНС і НПКГНС цілком достатньо для утворення ефективної квазіперіодичної модуляції в даній структурі (додаткових факторів не потрібно) і визначено оптимальний для цього діапазон ширин нанострічок. Проаналізована залежність спектральних властивостей структури, що вивчається, від геометричних параметрів надгратки, а також від зовнішнього електростатичного потенціалу. Звернуто увагу, зокрема, на те, що в кожній генерації Фібоначчі існує діраківська надграткова заборонена зона. Результати роботи можуть бути корисні для визначення оптимальних параметрів пристроїв наноелектроніки на основі графену.

The spectra of the dependence of the transmission coefficient T on a quasiparticle energy E for one of kinds of the graphene-based Fibonacci superlattices (SL) are calculated and analyzed. The SL is built of the armchair graphene nanoribbons (GNR) and the quasiperiodicity is formed due to the fact that the metallike (MGNR) and the semiconductor (SCGNR) ribbons, placed along the lattice growth axis in accordance with the Fibonacci numbers, are used as individual elements of the SL. It is shown that the difference in values of the quantized transverse quasimomentum of electrons in MGNR and SCGNR is sufficient to form an effective quasiperiodic modulation in the given structure, and the range of the ribbon widths for this purpose is determined. The dependence of the spectral properties of the studied structure on the geometric parameters of the superlattice as well as on the external electrostatic potential is analyzed. Attention is drawn in particular that in each Fibonacci generation there is the Dirac superlattice gap. The obtained results can be used to determine the optimal parameters of the graphene-based nanoelectronics devices.