گشودن باند گپ در گرافن دولایه و محاسبه عمق رسوخ لیزر و میدان مغناطیسی در آن

نزدیک ۵۰ سال قبل فکر اینکه یک ماده دو بعدی همانند گرافن ساخته خواهد شد که ازلحاظ سبکی و استحکام و سایر مشخصه های فیزیکی دنیا را در قبضه ساخته هایش قرار خواهد داد؛رویایی بیش نبود.هم اکنون علم در جهت تکامل و شناخت ابزارآلاتی است که پیوندی با این ماده استراتژیک دارد. کربن عنصری با عدد اتمی ۶ و دارای سه آلوتروپ مهم الماس گرافیت و گرافن میباشد.در گرافیت کربن نرم و در الماس کربن سخت بکار رفته است. ترکیبات کربن پایه و اساس ساختارهای مهم زیستی را فراهم کرده است.درگرافن هر کدام از اتمهای چهار ظرفیتی کربن با سه پیوند کوالانسی به همدیگر وصل شده اند.همواره چهارمین الکترون پیوندی کربن به عنوان الکترون آزاد عمل خواهد کردیعنی بین تمام اتمها به اشتراک گذاشته خواهد شد و همین الکترون آزاد منشآ رفتارهای جالب توجهی از گرافین می شود.این چهارمین الکترون ظرفیتی در هرکربن در اوربیتال pz می باشد که عمود بر صفحه گرافن است. بررسی ساختار نواری گرافن نشان میدهد که نوار رسانش و ظرفیت در دو نقطه موسوم به نقاط دیراک با همدیگرتلاقی میکنند گرافن دراین دو نقطه k,'k در منطقه بریلوئن دیراک گاف انرژی ندارد.[ ۳]این نقاط معادل یک مقدار خاص انرژی واندازه حرکت می باشند الکترون یافت شده در این نقاطدارای جرم موثر صفر خواهد بود.نداشتن گاف انرژی در گرافن محدودیتهایی را برای این ماده حیاتی ازنقطه نظر الکترونیکی بوجود می آورد و ما در این مطالعه در صدد حل این معضل بوسیله اعمال میدانالکتریکی بر گرافن دولایه برمیآییم. سپس عمق درنوردیده شده درعمق گرافن را بوسیله لیزر و میدانمغناطیسی پیدا میکنیم.

Keywords:

گرافن دولایه , کوانتوم الکترودینامیک , گاف انرژی , باند والانس , منطقه بریلوئن , عمق رسوخ