化学吸附对石墨烯物性的影响

Graphene is two dimensional material with perfect electrical properties. Adatoms that are covalently bonded to graphene strongly perturb the elelctron structure of graphene and thus may be expected to create resonant states in the vicinity of the Dirac point. These resonant states induce strong scattering for electrons in the graphene. This project focus on studying how the resonant scattering affect electronic structure and quantum transport properties in graphene. With the help of our well-developed method, we can calculate the spectral function or density of states in momentum space accurately. Through the analysis of spectral function, we can obtain the effective energy dispersion of the adsorbated graphene. Gap-opening near the Dirac point induced by adatoms can be also clarified, which is very important for its future application in electronics. Moreover, we will study the impurity states in the gap and their effect on the transport and optical properties based on the one-parameter scaling hypothesis and exact diagonalization method.

石墨烯表面的化学吸附原子将会在狄拉克点附近形成共振能级，由此带来的共振散射将会对石墨烯的电子结构产生很大的修正。本项目旨在研究化学吸附基团，如氢基、甲基等，对表面吸附的石墨烯的电子结构和量子输运性质的影响。利用近期我们发展的动量空间态密度计算方法，通过大规模数值模拟计算体系准粒子谱函数。由此，我们可以准确的得到体系的准粒子能量色散关系，进而研究共振散射是如何在狄拉克点附近打开能隙的。众所周知，如何有效的打开石墨烯的能隙为其将来在电子学上的应用具有极为重要的意义。此外，我们将结合单参数标度理论和实空间严格对角化的方法，分析能隙中杂质能级的电子态的行为以及对输运性质和光电性质的影响。

近年来，量子拓扑态在凝聚态领域引起了广泛的关注。拓扑态与非拓扑态以及不同拓扑态之间的转变也成为了研究的焦点。无序如何引起拓扑相变以及相应的量子临界行为是这个领域中很重要的研究课题之一，因为在材料中不可避免的存在各种无序。这些无序杂质会引起电子的多重散射，从而改变其准粒子性质，进一步的会导致体系拓扑性质的改变引起拓扑量子相变。因此研究准粒子行为变化对于理解拓扑量子相变并且应用这些新型拓扑材料是很重要的。..我们用k空间的Lanczos方案可以精确的拿到三维狄拉克半金属在发生半金属到扩散金属的相变时的各种无序强度下的自能函数从而得到相应的准粒子性质。我们发现自能虚部在相变前后满足很好的指数关系，指数随无序强度变化。在相变点，对于自能实部，我们就得到了一个指数log的非解析修正。这是个修正，会极大地重整准粒子行为，以至于影响体系的很多热力学或动力学的物理量的行为。并且利用数值得到的自能的结果，我们还给出临界指数的大小。..我们用k空间的Lanczos方案研究了无序引起的外尔半金属体系中的各种拓扑量子相之间转变。我们发现，无序会诱导成对的外尔点会相互靠近甚至湮灭并产生相变。通过自能函数的严格计算，从而得到色散关系及准粒子行为。此外，利用准粒子的性质，我们可以精确地得到相图和分析量子临界行为。