ON THE POSSIBILITY OF CONTROLLING THE BAND GAP IN GRAPHENE

Abstract

Используя расчеты из первых принципов была исследована возможность управления электронной зонной структурой однослойного графена. Показано, что при адсорбции атомов калия на поверхность графена в его электронном спектре появляется энергетическая щель. Также замечено, что величина запрещенной зоны сильно зависит от количества адсорбированных атомов, а именно, при увеличении количества адсорбируемых атомов запрещенная зона в графене может как увеличиваться, так и исчезать. Так, например, когда на 32 атома углерода в решетке графена приходится один атом калия, величина запрещенной зоны составляет ΔE = 0,1 эВ. Увеличение числа атомов калия до двух приводит к исчезновению энергетической щели, тогда как для трех атомов калия она составляет ΔE = 0,22 эВ. Следует также отметить, что появление запрещенной зоны при адсорбции не приводит к нарушению симметрии графеновых подрешеток. Данное наблюдение представляется нам интересным, так как по мнению многих авторов, именно нарушение симметрии подрешеток является основной причиной появления запрещенной зоны в графене. Using first principles calculations, the possibility of controlling the electronic band structure of the single-layer graphene was investigated. It is shown that when potassium atoms are adsorbed on the graphene surface, an energy gap appears in its electronic spectrum. It was also observed that the band gap strongly depends on the number of adsorbed atoms, namely, with an increase in the number of adsorbed atoms, the band gap in graphene can either increase or disappear. For example, when there is one potassium atom per 32 carbon atoms in the graphene lattice, the band gap is ΔE = 0,1 eV. An increase in the number of potassium atoms to two leads to disappearance of the energy gap, while for three potassium atoms ΔE = 0,22 eV. It should also be noted that the appearance of a band gap during adsorption does not break the symmetry of the graphene sublattices. This observation seems interesting to us, since according to many authors, it is the break of the sublattices symmetry that is the main reason for the appearance of a band gap in graphene.