Конфіґураційні ефекти в електропровідності графенового шару з розподіленими адсорбованими атомами (K)

Abstract

Виявлено, що зі зміною випадкового на корельований або впорядкований просторові розподіли адатомів над графеновим шаром відбувається підвищення графенової електропровідности в декілька (десятки) разів. За випадкового розподілу адатомів, притягальних щодо вільних носіїв заряду, вони проявляють себе як далекочинні розсіювальні центри, а короткодія їх як притягальних розсіювальних центрів домінує за їхнього близького чи далекого порядків. Показано, що при впорядкованому розташуванні домішкових атомів (наприклад, K) безпосередньо над вузлами графенової ґратниці-адсорбенту відкривається заборонена зона в її енергетичному спектрі електронів, яка розширюється з підвищенням концентрації таких адатомів.

Обнаружено, что при смене случайного на коррелированное или упорядоченное пространственные распределения адатомов над графеновым слоем происходит повышение графеновой электропроводности в несколько (десятки) раз. При случайном распределении адатомов, притягивающих несвязанные носители заряда, они проявляют себя как дальнодействующие рассеивающие центры, однако короткодействие их как притягивающих рассеивающих центров доминирует при их ближнем или дальнем порядках. Показано, что при упорядоченном размещении примесных атомов (например, K) непосредственно над узлами графеновой решётки-адсорбента открывается запрещённая зона в её энергетическом спектре электронов, которая расширяется с повышением концентрации таких адатомов.

As revealed, with the change of random spatial distribution of adatoms all over the graphene layer for correlated and ordered ones, the electroconductivity enhances in several (tens) times. Randomly arranged adatoms, which are attractive for uncombined charge carriers, manifest themselves as the long-range scattering centres, while they dominate as the short-range attractive scatterers in case of their short-range or long-range ordered distributions. As shown, an ordered arrangement of dopant (e.g., K) atoms directly above the graphene-lattice sites results to the band-gap opening in its energy spectrum of electrons. The band gap widens as the concentration of such adatoms increases.