基于SSH模型的锯齿型边石墨烯纳米带电子能谱研究*
2014-08-06童国平
浙江师范大学学报(自然科学版) 2014年4期
陈 琼, 童国平, 李 盛
(浙江师范大学 数理与信息工程学院,浙江 金华 321004)
0 引 言
由Su-Schrieffer-Heeger(SSH)[1],Rice[2]提出的聚乙炔孤子模型已成功地解释了无自旋电导率、红外吸收等许多实验结果.虽然,纯净的聚乙炔每个格点有一个可移动的π电子,但其不导电,这是它的维度性所造成的[3].将其掺杂后,其电导率可达金属的电导率[4].由于聚乙炔链与链之间相互耦合很弱,因而可视为准一维结构.尽管如此,链与链之间的耦合对孤子等非线性元激发有一定的影响[5]. Fesser[6]考虑了键与键平行结构、反平行结构等三维情况的链间耦合问题,利用连续SSH模型研究了电子能谱.随着石墨烯实验的开展[7],尤其是人们对石墨烯纳米带拓扑性质的发现,石墨烯更引起人们的研究兴趣.利用紧束缚近似与硬壁边界条件[8-10]、有限系统的Bloch定理[11]、狄拉克方程低能近似[12]等方法,可以解析地得到扶手椅型和锯齿型2种石墨烯纳米带的电子色散关系.那么,除此以外,能否利用SSH模型方法来解析地给出电子的色散关系?因为石墨烯纳米带在一个方向上仍然具有周期结构,尤其是锯齿型边的纳米带,可以视为均匀聚乙炔链键与键非平行结构的二维链间耦合而成.因此,只要选取合适的单位元胞,就能给出其电子能谱,本文的研究正是基于这一考虑.
1 模型与方法
1.1 计入链间耦合的SSH哈密顿量
共轭高分子的链间耦合与其链中耦合相比较弱,因此,通常忽略链间耦合,把其视为准一维结构[3].尽管如此,这种弱链……
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