石墨烯能带中重叠矩阵效应TightBinding方法在模拟中

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1、第32卷第1期原子与分子物理学报Vol．32No．12015年2月JOUＲNALOFATOMICANDMOLECULAＲPHYSICSFeb．2015doi:103969/j．issn．1000-0364.2015.01.013石墨烯能带中的重叠矩阵效应:Tight-Binding方法在模拟中的研究111，2李伟，徐鑫，刘润(1.镇江船艇学院，镇江212000;2.北京师范大学核科学与技术学院，北京100875)摘要:采用紧束缚方法计算了石墨烯的价带(π)和导带(π*)，考虑了非正交基矢下重叠矩阵效应，重叠积分参量s越小，导带越靠

2、近费米面，而价带越远离费米面．在重叠积分参量s≤0.1时，基本保持了原子在实际空间中重叠所引起的能带的改变，太大(s=0.4)则会导致物理上失效．计算了石墨烯的能态密度，在费米面ε=0处(对应Dirac点)的能态密度为零，并且在Dirac点附近呈线性变化．关键词:紧束缚近似;重叠矩阵效应;能态密度;费米面中图分类号:O481.1文献标识码:A文章编号:1000-0364(2015)01-0086-05Theoverlapmatrixeffectingraphenebandstructure:Atheoreticalinvestig

3、ationoftight-bindingmethod111，2LIWei，XUXin，LIUＲun(1.ZhenjiangWatercraftCollege，Zhenjiang212000，China;2.CollegeofNuclearScienceandTechnology，BeijingNormalUniversity，Beijing100875，China)Abstract:Byemployingthetight-bindingmethod，wecalculatedthevalenceband(π)andtheconduc

4、tionband(π*)ofgraphene．Undertheconsiderationoftheoverlapmatrixeffectinthecaseofnonorthogonalba-sis，whentheoverlapintegralparametersdecreases，theconductionbandgetsclosertotheFermisurfaceandthevalencebandbecomesfurthertotheFermisurface．Whentheparametersissmallerthan0.1，

5、italmostkeepsthechangeofenergybandinducedbytheatomsinrealspace．Ifsbecomeslarger，suchas，s=0.4，theenergybandistotallydistortedandleadstotheunphysicalphenomenon．Moreover，wehavecalculatedtheden-sityofstatesofgraphene．OntheFermisurface(Diracpoint)，thedensityofstatesiszero，

6、andwealsoob-servedalinearvariationaroundtheDiracpoint．Keywords:Tight-bindingapproximation;Overlapmatrixeffect;Bandstructure;Densityofstates;Fermisur-face［3］成为未来的固态器件的核心．当石墨烯材料导1引言电时，电子受到激发从价带克服能带间隙跃迁到由于石墨烯特殊的电子性能和在电子器件上导带，因此对石墨烯能带的研究是非常有意义的，广阔的应用前景，其引起了全世界越来越多的关这对逻辑电路

7、和其他电子设备的应用是必不可少［1］［4］注．基于石墨烯的电子器件有希望克服半导体的．［2］硅技术在导电性能上的限制，甚至可能取代硅认识石墨烯，首先就必须对其的能带有足够收稿日期:2013-07-27作者简介:李伟(1980—)，男，湖北天门人，讲师，主要从事教学管理方向研究．通讯作者:刘润．E-mail:liurun@mail．bnu．edu．cn第1期李伟，等:石墨烯能带中的重叠矩阵效应:Tight-Binding方法在模拟中的研究87→=→b=→b=a，a为最近邻原子距清晰的了解．无论从实验上还是理论上，前人都其中b123［

8、5］已经做了相当全面的工作．Konschuh等人主要离，且a=1.42．相邻两个A(或B)原子间距研究了考虑自旋－轨道(s，p，和d)耦合的紧束2.46．缚模型，重点研究了d轨道对高对称点(K点)使用紧束缚方法解石墨烯晶胞中π电子特征［6］能带