Квазидвумерные особенности в фононном спектре графита

Abstract

Детально на микроскопическом уровне проанализирован фононный спектр графита и рассчитаны парциальные вклады в фононную плотность состояний от смещений атомов вдоль слоев и перпендикулярно к ним. Определены основные отличительные особенности фононного спектра графита, обусловленные присущим ему квазидвумерным характером распространения фононов, в частности особенность на спектральной плотности, обусловленной смещением атомов вдоль оси c, аналогичная дираковской особенности в электронном спектре графена. Это позволяет прогнозировать общие закономерности изменения фононного и электронного спектров при интеркаляции графита различными металлами, в том числе объяснить изменение температуры сверхпроводящего перехода в интеркалированном графите.

Детально на мікроскопічному рівні проаналізовано фононний спектр графіту та розраховано парціальні внески в фононну густину станів від зміщень атомів вздовж шарів та в перпендикулярному до них напрямку. Визначено основні відзначальні особливості фононного спектра графіту, що обумовлені квазідвовимірним характером розповсюдження фононів, зокрема особливість на спектральній густині, що пов'язана зі зміщенням атомів вздовж осі c та є аналогічною до діраківській особливості в електронному спектрі графену. Це дозволяє прогнозувати загальні закономірності зміни фононного та електронного спектрів при інтеркаляції графіту різними металами, в тому числі пояснити зміни температури надпровідного переходу в интеркальованому графіті.

The phonon spectrum of graphite is analyzed in details on microscopical level and the partial contributions to the density of phonon states from atomic displacements along and normal to the layers are calculated. Quasi-two-dimensional peculiar features of the graphite phonon spectrum are found, in particular the singularity in the spectral density generated by the atomic displacement along the c-axis which is similar to the Dirac peculiarity in the electron spectrum of graphene. Our calculations make it possibile to forecast the general properties of graphite phonon and electron spectra in the case of intercalation of graphite by different metals and to explain the change of the superconducting transition temperature in the intercalated graphite.