نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1. گروه فیزیک، دانشکدة علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز

2 2. گروه فیزیک، دانشکدة فیزیک، دانشگاه تحصیلات تکمیلی در علوم پایه زنجان، زنجان

چکیده

در این مقاله، ما به مطالعة ساختارهای دو لایه­ای پرداخته و اثرات ناپایداری موج­چگالی و استتار ناخالصی را در ساختارهای دو لایه­ای بر پایة گرافین بررسی می­کنیم. ما ساختارهای دو لایه­ای را در نظر می­گیریم که حداقل یکی از لایه­ها از جنس گرافین و لایة دوم می­تواند گرافین، گاز الکترونی دو بعدی یا ساختارهای دو بعدی دیگر باشد. تابع دی­الکتریک استاتیک ساختارهای دو لایه­ای را در تقریب فاز تصادفی (RPA) به دست آورده و امکان شکل­گیری ناپایداری موج­چگالی را با تغییر پارامترهای مختلف سیستم مانند چگالی الکترونی و فاصلة بین لایه­ها بررسی می­کنیم. در این بررسی­ها ملاحظه می­شود که هیچ گونه ناپایداری در ساختارهای دو لایه­ای شامل ترکیب­های مختلفی از گرافین، گاز الکترونی دو بعدی و گرافین گاف­دار، مشاهده نمی­شود. در ادامه با استفاده از تابع دی‌الکتریک استاتیک و قرار دادن یک ناخالصی در لایة اول، بررسی می­کنیم که این ناخالصی در لایة اول و دوم چگونه استتار می­شود

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Density-wave instability and impurity screening in graphene based double-layer structures

نویسندگان [English]

  • S Rastegar 1
  • S Abedinpour Harzand 2

1 1. Department of Physics, Faculty of Science, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran

2 2. Department of Physics, Institute for Advanced Studies in Basic Sciences, GavaZang, Zanjan, Iran

چکیده [English]

In this study, we investigate the density-wave instability and impurity screening in graphene-based double-layer structures. We assume that at least one of two layers is graphene, while the second layer could be made of graphene, conventional two-dimensional electron gas, or any other two-dimensional structure. We calculate the static dielectric function of this graphene-based double-layer structure whitin the random phase approximation, and look for the possibility of density-wave instability, changing different system parameters like the electronic density and layer spacing between two layers. In this investigation we have not seen any instability in double-layer structures consisting of coupled layers of graphene, the 2D electron gas and the gapped graphene. Finally, using static dielectric function and considering a charged impurity placed in the first layer, we show that how this impurity is screened in the first and second layers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • graphene
  • double-layer structures
  • dielectric function
  • random phase approximation
  • density-wave instability
  • screening

  1. K S Novoselov, A K Geim, S V Morozov, D Jiang, Y Zhang, S V Dubonos, I V Grigorieva, and A A Firsov, Sience 306 (2004) 666.
  2. A Principi, M Carrega, R Asgari, V Pellegrini, and M Polini, Phys. Rev. B 86 (2012) 085421.
  3. R E Profumo, M Polini, R Asgari, R Fazio, and A H MacDonald, Phys. Rev. B 82 (2010) 085443.
  4. G Giuliani, and G Vignale, “Quantum theory of the electron liquid”, Cambridge university press (2005).
  5. E H Hwang and S Das Sarma, Phys. Rev. B 75 (2007) 205418.
  6. S Das Sarma, E H Hwang, and Q Li, Phys. Rev. B 80 (2009) 121303.
  7. A N Grigorenko, M Polini, and K S Novoselov, Nature photonics 6 (2012) 749.
  8. S H Abedinpour, G Vignale, A Principi, M Polini, W K Tse, and A H MacDonald, Phys. Rev. B 84 (2011) 045429.
  9. A Principi, M Polini, G Vignale, and M I Katsnelson, Phys. Rev. Lett. 104 (2010) 225503.

10. S D Sarma, S Adam, E H Hwang, and E Rossi, Reviews of modern physic 83 (2011) 407.

11. V N Kotov, B Uchoa, V M Pereira, F Guinea, and A C Neto, Reviews of Modern Physics 84 (2012) 1067.

12. G B Arfken, and H J Weber, “Mathematical Methods For Physicists International Student Edition”, Academic press (2005).

13. L Liu, L Świerkowski, D Neilson, and J Szymański, Phys. Rev. B 53 (1996) 7923.

14. J Szymański, L Świerkowski, and D Neilson, Phys. Rev. B 50 (1994) 11002.

15. D Neilson, L Świerkowski, J Szymański, and L Liu, Phys. Rev. Lett. 71 ( 1993) 4035.

16. B Wunsch, T Stauber, F Sols, and F Guinea, New Journal of Physics 8 (2006) 318.

تحت نظارت وف ایرانی