Electronic structure of nobel-graphene based superlattices

Abstract

El grafeno es un material que tiene notables propiedades electrónicas y estructurales. Este material excepcional se destaca por sus aplicaciones potenciales en muchas áreas emergentes. Sin embargo, sus aplicaciones nanoelectrónicas son limitadas porque carece de un bandgap a nivel de Fermi, el cual define el concepto de un material semiconductor y es esencial para controlar la conductividad en el material. Los defectos estructurales pueden cambiar esta carencia de badgap en el grafeno. Sin embargo, debido a que los experimentos pueden llevar mucho tiempo y ser costosos, la comprensión de la relación entre los defectos y las propiedades relacionadas con la estructura es limitada. Es crucial investigar las propiedades relacionadas con la estructura y los defectos, utilizando simulaciones DFT y modelos matemáticos. Aquí se investiga la estructura atómica, electrónica y las energías de formación de estructuras en patrones a base de grafeno con dos tipos de defectos, Stone-Wales (SWD) y defectos tipo flor (FLD). Se investigan las estructuras a través de microscopía de túnel de barrido, un modelo matemático perturbativo y la teoría funcional de la densidad (DFT) dentro de los cálculos de aproximación meta-GGA. El análisis muestra una apertura de bandgap en la estructura de grafeno con defectos cuando los mismos se disponen a ciertas distancias. Luego, los cálculos tight-binding derivan una regla que predice en qué casos puede haber un bandgap y se compara con los resultados de DFT.