Electronic properties of Li and K on graphene: top, hollow and bridge configurations

Abstract

En este trabajo, presento un Modelo Tight Binding (TBM) analítico, para grafeno con átomos adsorbidos de litio (Li) y potasio (K), en diferentes posiciones de adsorción. Las configuraciones analizadas son: a) Top site (átomo adsorbido encima del átomo de carbono de la subred A del grafeno), b) Hollow site (átomo adsorbido en el centro de los hexágonos del grafeno) y c) Bridge site (átomos adsorbidos en medio del puente A-B de los átomos de carbono del. grafeno). Un procedimiento ab-initio de Teoría Funcional de la Densidad (DFT) es implementado, para contrastar los resultados obtenidos analíticamente por TBM. Este modelo computacional es útil para obtener los parámetros necesarios y así construir una precisa estructura de bandas del grafeno de acuerdo al sitio de adsorción. El objetivo de este estudio es entender cómo la estructura y propiedades electrónicas del grafeno son modificadas cuando átomos de Li o K están en proximidad. Adicionalmente, podemos analizar cuáles son las hibridaciones de los orbitales atómicos que son responsables de las modificaciones del grafeno. Como resultado obtuvimos que en los casos Top (T) y Bridge (B), la hibridación entre los orbitales pz del grafeno y los orbitales s y p del adatom modifica la velocidad de Fermi, baja el nivel de Fermi y abre un gap de energía significativo entre las bandas de alrededor de 0.3-0.4 eV. Para el caso Hollow (H), se observa una modificación de la velocidad de Fermi leve, baja el nivel de Fermi y se mantiene la linealidad de las bandas.