نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

  در این کار با استفاده از مدل تنگ بست، تأثیر تغییرات شعاع داخلی و پهنای حلقه‌های کوانتومی گرافینی هگزاگونال با لبه‌های زیگزاگ در حضور شار مغناطیسی گذرنده از مرکز حلقه، روی طیف انرژی و جریان پایای آنها مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی نشان می‌دهد که طیف انرژی این گونه حلقه‌ها به زیرنوارهایی شامل شش تراز انرژی جفت‌ شده تقسیم می‌شود که به وسیله گاف‌هایی از هم جدا شده‌اند و به شدت تحت تأثیر شعاع داخلی و پهنا هستند. به عبارت دیگر پهنای این حلقه‌های کوانتومی به همراه شعاع داخلی، پارامترهای بسیار مهمی هستند که به وسیله انتخاب هوشمندانه آنها می‌توان به مهندسی گاف انرژی در این ساختارها پرداخت. حلقه‌های باریک‌تر، زیرنوارهای انرژی منظم‌تر و گاف انرژی بزرگ‌تری دارند که ناشی از افزایش محدودیت کوانتومی و اثرات لبه‌ای به ویژه در گوشه‌های ساختار حلقه گرافینی هگزاگونال است. افزایش شعاع داخلی هم می‌تواند ترازهای انرژی جفت‌ شده شش تایی را فشرده‌تر و گاف بین زیرنوارهای نزدیک انرژی فرمی را کاهش دهد. لازم به ذکر است که افزایش شعاع داخلی و یا افزایش پهنا تأثیرات مشابهی روی طیف انرژی دارد و چنانچه یکی از آنها افزایش و دیگری کاهش یابد، می‌توانند تأثیرات همدیگر را به ویژه روی گاف انرژی نزدیک تراز فرمی کاهش دهند. علاوه بر آن، افزایش شعاع داخلی و یا افزایش پهنا منجر به افزایش دامنه جریان پایا و نیز نوسانات آن می‌شود. این در حالی است که تغییرات پهنا نسبت به تغییرات شعاع داخلی روی جریان پایا مؤثرتر است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effects of inner radius and width on the energy spectrum and persistent current in zigzag hexagonal graphene quantum rings

نویسندگان [English]

  • E faizabadi
  • M ghorbani

چکیده [English]

  In this work, the effects of inner radius and width variation on energy spectrum and persistent current in hexagonal graphene quantum rings with zigzag edges have been studied by using the tight-binding model. Our investigation show that the energy spectra of these rings are grouped into subbands which each one consists of six coupled energy levels that separated by energy gaps. The pattern of these subbands and gaps are strongly affected by inner radius and width. In other words, width and inner radius of the HGRs plays a very important role in gap engineering. Narrow HGRs have more regular energy subband patterns and also larger gaps, which is due to increasing the quantum confinement and the edge effects, especially in the corners of the structure. Increasing the inner radius leads to the compression of six coupled energy levels in each subbands therewith decreasing the subband gap near the Fermi level. Furthermore, increasing the inner radius or width have similar effects on the energy spectrum, so the effect of increasing one of them can be neutralized by decreasing the other one. Specially, it is dominant for the energy gap near the Fermi level. Additionally, increasing the inner radius or width leads to increasing in the amplitude and oscillations of persistent current versus magnetic flux. Meanwhile, width variation is more effective than variation of inner radius on persistent current.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hexagonal graphene quantum ring
  • tight binding model
  • persistent current
  • energy gap
C. cile N. Berger, C.Zhimin Song, et al., Science, vol. 312, no. 5777, 2006, pp. 1191–1196. D. A. Areshkin and C. T. White, Nano Lett., vol. 7, no. 11, 2007, pp. 3253–3259. B.-L. Huang, M.-C. Chang, and C.-Y. Mou, J. Phys. Condens. Matter, vol. 24, no. 24, 2012, p. 245304. M. M. Ma and J. W. Ding, Solid State Commun., vol. 150, no. 27–28, 2010, pp. 1196–1199. J. Schelter, P. Recher, and B. Trauzettel, Solid State Commun., vol. 152, no. 15, 2012, pp. 1411–1419. E. Faizabadi and M. Omidi, Phys. Lett. A, vol. 374, no. 15–16, 2010, pp. 1762–1768. M. Omidi and E. Faizabadi, Phys. Lett. A, vol. 379, no. 34–35, 2015, pp. 1898–1901. M. M. Ma, J. W. Ding, and N. Xu, Nanoscale, vol. 1, no. 3, 2009, p. 387. D. R. da Costa, A. Chaves et al., Phys. Rev. B, vol. 89, no. 7, 2014, p. 075418. M. Zarenia, A. Chaves, G. A. Farias, and F. M. Peeters, Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys., vol. 84, no. 24, 2011, pp. 1–12. A. Weiße and H. Fehske, Computational Many-Particle Physics, vol. 739. 2008, pp.529–544. D. a. Bahamon, a. L. C. Pereira, and P. a. Schulz, Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys., vol. 79, no. 12, 2009, pp. 1–7.

تحت نظارت وف بومی