Косвенное взаимодействие атомов углерода как причина смещения фононных частот эпитаксиального графена
Давыдов С.Ю.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: Sergei_Davydov@mail.ru
Поступила в редакцию: 19 июня 2024 г.
В окончательной редакции: 26 июня 2024 г.
Принята к печати: 27 июня 2024 г.
Выставление онлайн: 10 сентября 2024 г.
Для определения влияния субстрата на оптическую частоту ωLO(Γ) свободного графена рассмотрена задача об адсорбированном на твердотельной подложке димере, состоящим из двух атомов углерода, связанных прямым (кинетическим) t и косвенным tind (через состояния подложки) обменами. Показано, что в случае полупроводниковой подложки результирующее взаимодействие, равно t+|tind|, что приводит к сдвигу частоты ωLO(Γ) на величину ΔωLO(Γ)>0 (красное смещение G-пика рамановского спектра) и относительный сдвиг, δLO(Γ)=ΔωLO(Γ)/ ωLO(Γ)~|tind|/t. Сделанные для подложки 6H-SiC численные оценки δLO(Γ) хорошо согласуются с данными эксперимента. В случае подложки - переходного металла показано, что для металлов с большими эффективными массами d-электронов (элементы конца 3d-ряда), возможна ситуация, когда ΔLO(Γ)<0 (голубое смещение), что реально имеет место для графена, сформированного на Ni(111). Здесь, однако, теоретические оценки |δLO(Γ)| являются заниженными. Ключевые слова: прямой и косвенный обмены, продольная оптическая частота, SiC- и d-металлические подложки.
- С.Ю. Давыдов, А.А. Лебедев, О.В. Посредник. Элементарное введение в теорию наносистем. Лань, СПб (2014)
- О.М. Браун, В.К. Медведев. УФН 157, 4, 631 (1989). [O.M. Braun, V.K. Medvedev. Sov. Phys. Usp. 32, 4, 328 (1989)]
- M. Sang, J. Shin, K. Kim, K.J. Yu. Nanomater. 9, 3, 374 (2019)
- A.C. Ferrari, D.M. Basko. Nature Nanotechnol. 8, 4, 235 (2013)
- V. Meunier, A.G. Souza Filho, E.B. Barros, M.S. Dresselhaus. Rev. Mod. Phys. 88, 2, 025005 (2016)
- M.S. Tivanov, E.A. Kolesov, O.V. Korolik, A.M. Saad, I.V. Komissarov. J. Low Temp. Phys. 190, 1--2, 20 (2018)
- W. Bao, Z. Wang, G. Chen. Int. J. Heat. Mass Transfer 173, 121266 (2021)
- X. Guo, Y. Wang, S. You, D. Yang, G. Jia, F. Song, W. Dou, H. Huang. Carbon Lett. 33, 5, 1359 (2023). https://doi.org/10.1007/s42823-022-00400-3
- R.M. Tromer, I.M. Felix, L.F.C. Pereira, M.G.E. da Luz, L.A. Ribeiro Jr, D.S. Galvao. arXiv: 2307.01167
- С.Ю. Давыдов. ФТТ 59, 5, 610 (2017). [S.Yu. Davydov. Phys. Solid State 59, 5, 623 (2017)]
- С.Ю. Давыдов, О.В. Посредник. ФТТ 63, 4, 550 (2021). [S.Yu. Davydov, O.V. Posrednik. Phys. Solid State 63, 4, 530 (2021)] https://doi.org/10.1134/S1063783421040053
- A. Al Taleb, D. Far as. J. Phys.: Condens. Matter 28, 10, 103005 (2016)
- S. Alexander, P.W. Anderson. Phys. Rev. 133, 6A, A1594 (1964)
- С.Ю. Давыдов. ФТТ 54, 8, 1619 (2012). [S.Yu. Davydov. Phys. Solid State 54, 8, 1728 (2012)]
- С.Ю. Давыдов. ФТТ 54, 11, 2193 (2012). [S.Yu. Davydov. Phys. Solid State 54, 11, 2329 (2012)]
- Ю.А. Изюмов, М.В. Медведев. Теория магнитоупорядоченных кристаллов с примесями. Наука, М. (1970)
- В.И. Гавриленко, А.М. Грехов, Д.В. Корбутяк, В.Г. Литовченко. Оптические свойства полупроводников. Справочник. Наук. думка, Киев (1987)
- У. Харрисон. Электронная структура и свойства твердых тел. Мир, М. (1983). [W.A. Harrison. Electronic Structure and the Properties of Solids. Dover Publications, Inc., N.Y. (1980)]
- W.A. Harrison. Phys. Rev. B 27, 6, 3592 (1983)
- С.Ю. Давыдов, О.В. Посредник. ФТТ 57, 4, 819 (2015). [S.Yu. Davydov, O.V. Posrednik. Phys. Solid State 57, 4, 837 (2015)]
- С.Ю. Давыдов, Г.И. Сабирова. Письма в ЖТФ 37, 11, 51 (2011). [S.Yu. Davydov, G.I. Sabirova. Tech. Phys. Lett. 37, 6, 515 (2011)]
- Л.А. Фальковский. ЖЭТФ 132, 2, 446 (2007). [L.A. Falkovsky. JETP 105, 2, 397 (2007)]
- Z.H. Ni, W. Chen, X.F. Fan, J.L. Kuo, T. Yu, A.T.S. Wee, Z.X. Shen. Phys. Rev. B 77, 11, 115416 (2008)
- J.W. Gadzuk. Phys. Rev. B 1, 5, 2110 (1970)
- С.Ю. Давыдов. ФТП 46, 2, 204 (2012). [S.Yu. Davydov. Semiconductors 46, 2, 193 (2012)]
- J.P. Hobson, W.A. Nierenberg. Phys. Rev. 89, 3, 662 (1953)
- A.H. Castro Neto, F. Guinea, N.M.R. Peres, R.S. Novoselov, A.K. Geim. Rev. Mod. Phys. 81, 1, 109 (2009)
- Физические величины. Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. Энергоатомиздат, М. (1991)
- Properties of Advanced Semiconductor Materials / Eds S.L. Rumyantsev, M.E. Levinshtein, M.S. Shur. Wiley, N.Y. (2001)
- С.Ю. Давыдов. Письма в ЖТФ 37, 24, 42 (2011). [S.Yu. Davydov. Tech. Phys. Lett. 37, 12, 1161 (2011)]
- U.J. Kim, J.S. Kim, N. Park, S. Lee, U.E. Lee, Y. Park, J. Seok, S. Hwang, H. Son, Y.H. Lee. ACS Nano 12, 12, 12733 (2018)
- W.A. Harrison, G.K. Straub. Phys. Rev. B 36, 5, 2695 (1987)
- H.B. Kolodziej. Acta Phys. Polonica A 88, 1, 171 (1995)
- В.Ю. Ирхин, Ю.П. Ирхин. Электронная структура, физические свойства и корреляционные эффекты в d- и f-металлах и их соединениях. УрО РАН, Екатеринбург (2004)
- T. Aizawa, R. Souda, Y. Ishizawa, H. Hirano, T. Yamada, K.-I. Tanaka, C. Oshima. Surf. Sci. 237, 1--3, 194 (1990)
- A.M. Shikin, D. Farias, V.K. Adamchuk, K.-H. Rieder. Surf. Sci. 424, 1, 155 (1999)
- A.A. Allard, L. Wirtz. Nano Lett. 10, 11, 4335 (2010)