石墨烯的熱電特性及拓?fù)浣^緣體的輸運特性.pdf

1、本文利用非平衡格林函數(shù)方法和緊束縛模型，計算了由不同格點躍遷無序在HgTe/CdTe量子阱中所產(chǎn)生的拓?fù)浒驳律^緣體現(xiàn)象以及鋸齒狀單層和雙層石墨烯納米帶的熱電特性.
　　 首先，我們研究了同軌道和不同軌道躍遷無序?qū)gTe/CdTe量子阱中電子輸運特性的影響.同安德森無序相似，一定強(qiáng)度的同軌道躍遷無序可以誘導(dǎo)一相變:由拓?fù)淦接瓜噢D(zhuǎn)變成拓?fù)浞瞧接瓜?對于不同軌道躍遷無序，這種相變不會產(chǎn)生.利用等效介質(zhì)理論，這一結(jié)論可以得到分析論證

2、，也可以通過電導(dǎo)相圖、電導(dǎo)以及電導(dǎo)漲落得到相同的結(jié)論.另外我們計算Rashba自旋軌道相互作用在不同類型無序下對體系特性的影響.超過一定強(qiáng)度的Rashba自旋軌道相互作用會破壞拓?fù)湎?，在抵御Rashba自旋軌道相互作用對拓?fù)湎嗥茐姆矫妫赏壍儡S遷無序所誘導(dǎo)的拓?fù)湎啾劝驳律瓱o序所誘導(dǎo)的拓?fù)湎喔€(wěn)固.對于不同軌道躍遷無序，不論有沒有Rashba自旋軌道相互作用，都不會產(chǎn)生相變.結(jié)果表明:體系中是否可以觀察到拓?fù)浒驳律^緣體現(xiàn)象取決于各種無

3、序之間的競爭以及Rashba自旋軌道相互作用的強(qiáng)度.
　　 其次，我們研究了鋸齒狀單層石墨烯p-n結(jié)的熱電勢和電導(dǎo).研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)寬、電勢差、所施加的垂直磁場和邊界空位缺陷對熱電勢和電導(dǎo)有極大的影響.較窄的石墨烯p-n結(jié)會表現(xiàn)出絕緣體的特性，并且這種特性隨著結(jié)寬的增加逐漸減弱.在Dirac點附近，p-n結(jié)較窄的熱電勢比p-n結(jié)較寬的熱電勢大得多.隨著結(jié)寬或電勢差的增大，在p-n區(qū)域，電導(dǎo)平臺大大提高，同時熱電勢會發(fā)生翻轉(zhuǎn).非常有意

4、義的是，施加在p-n結(jié)上的垂直強(qiáng)磁場可極大地抑制電導(dǎo)而增加熱電勢.邊界空位缺陷會使電導(dǎo)減小而使熱電勢增加.對于移除一個碳原子的空位缺陷，留下了兩兩匹配的三個碳原子，是一種高能缺陷.由于一個原子空位缺陷能有效地破壞局域晶格的sp2軌道雜化，所以其對電導(dǎo)和熱電勢的影響比兩個或三個原子空位缺陷對電導(dǎo)和熱電勢的影響大.
　　 最后，我們研究了邊緣態(tài)對鋸齒狀單層和雙層石墨烯納米帶電導(dǎo)和熱電勢的影響.體系的帶結(jié)構(gòu)、電導(dǎo)和熱電勢會極大地受到邊

5、界勢的調(diào)制.對于施加錯列格點勢的鋸齒狀單層石墨烯，通過調(diào)節(jié)邊界勢，體系可以很方便地從金屬態(tài)過渡到非金屬態(tài).在Dirac點附近，有帶隙的鋸齒狀單層石墨烯的熱電勢比完美石墨烯的熱電勢要大得多.在一定的邊界勢下，電荷載流子可以從類電子變?yōu)轭惪昭?，反之亦?雖然帶寬的增加使得子帶變密并使有帶隙的鋸齒狀單層石墨烯的帶隙變小，但熱電勢幾乎不發(fā)生變化;對于施加層間偏壓的鋸齒狀雙層石墨烯，如果把邊界勢調(diào)節(jié)到等于最近鄰躍遷能時，在兩個Dirac點附近，會