[论文解读] A unified description of the dc conductivity of monolayer and bilayer graphene based on resonant scatterers

Aires Ferreira, José Viana‐Gomes+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 2010

Graphene research and applications被引用 1

一句话总结

本文通过建模强短程势（可能来自表面吸附的烃类）引起的散射，提出了对单层和双层石墨烯中直流电导率的统一理论描述。结合部分波和T-矩阵形式，建立了散射处理的等价性，并推导出偏压双层石墨烯的直流电导率，揭示了两种体系中一致的散射机制。

ABSTRACT

We show that a coherent picture for the DC conductivity of monolayer and bilayer graphene emerges from considering that strong short-range potentials are the main source of scattering in these two systems. The origin of the strong short range potentials may lie in adsorbed hydrocarbons at the surface of graphene. The equivalence between results based on the partial wave description of scattering and the T-matrix approach is established. The scattering formalism for electrons in a biased bilayer graphene is developed and the DC conductivity of that system is studied.

研究动机与目标

• 在共同的散射机制下，统一理解单层和双层石墨烯中的直流电导率。
• 识别强短程势（可能来自表面烃类）作为两种体系中主导的散射源。
• 建立部分波与T-矩阵方法在石墨烯电子散射中的等价性。
• 发展适用于偏压双层石墨烯的散射形式理论，并计算其直流电导率。
• 提供一个连贯的理论框架，将不同双层石墨烯构型的输运性质联系起来。

提出的方法

• 将强短程势作为主要散射机制，建模电子散射。
• 应用部分波展开方法，描述单层和双层石墨烯中的散射。
• 采用T-矩阵形式理论处理散射，实现与部分波结果的一致比较。
• 在线性响应区域中，利用Kubo公式从散射振幅推导电导率。
• 将形式理论扩展至包含双层石墨烯中的外加偏压，以分析其对电导率的影响。
• 建立部分波与T-矩阵方法在相同散射势下的数学等价性。

实验结果

研究问题

• RQ1 是什么主导机制导致单层和双层石墨烯中的直流电导率？
• RQ2 部分波与T-矩阵形式理论在描述石墨烯中电子散射时有何异同？
• RQ3 能否在单层和双层石墨烯体系中实现直流电导率的统一描述？
• RQ4 在短程散射下，外加偏压如何影响双层石墨烯中的直流电导率？
• RQ5 表面吸附的烃类在产生观测到的短程散射势中起什么作用？

主要发现

• 强短程势（可能来自表面吸附的烃类）被确定为单层和双层石墨烯中主导的散射机制。
• 部分波与T-矩阵方法在石墨烯电子散射中给出等价结果，验证了理论框架的一致性。
• 当考虑短程散射时，单层和双层石墨烯的直流电导率可获得统一的描述。
• 该形式理论成功描述了偏压双层石墨烯的直流电导率，揭示了能带结构变化对输运的影响。
• 结果表明，石墨烯中的本征散射可能主要由局域的短程杂质主导，而非长程无序。
• 不同散射形式理论之间的等价性，使得对二维石墨烯体系输运性质的稳健与灵活分析成为可能。