Влияние электрического поля на свойства гидрированного графена

Abstract

Графен рассматривается в настоящее время как один из наиболее перспективных материалов для создания новых полупроводниковых приборов для различных диапазонов частот. Путем моделирования из первых принципов (ab initio метод) исследовано влияние внешнего электрического поля на свойства зонной диаграммы материала графана, который является модификацией графена при использовании атомов водорода. Установлено, что приложенное к структуре графана внешнее электрическое поле приводит к существенному изменению его зонных диаграмм, которое связанно с изменением их типа. При малых значениях напряженности внешнего электрического поля, приблизительно до 0,3 a.u. (1 a.u. ≈ 51,4 ⋅ 10 10 В/м), наблюдаются зонные диаграммы графана с прямым минимальным зазором для долины Г между зоной проводимости и валентной зоной. С дальнейшим увеличением напряженности внешнего электрического поля зонные диаграммы демонстрируют непрямой минимальный зазор. При еще больших значениях напряженности внешнего электрического поля, которые превышают 0,8 a.u., зонные диаграммы графана приобретают вид, свойствененный металлическим структурам. Полученные зависимости и параметры графана могут служить основой для создания новых гетероструктурных приборов, содержащих слои графена и других полупроводниковых материалов.