Магнитный отклик треугольного графона

Кирилл Борисович Циберкин (Kirill Tsiberkin), Мартин Гажи (Martin Gaži)

Аннотация


В работе рассматривается графон с треугольной структурой – слой графена, функционализированный водородом с одной стороны таким образом, что атомы водорода связаны только с одной из двух графеновых подрешёток. Его магнитные свойства описываются эффективным гамильтонианом Гейзенберга; в исследуемой системе реализуется ферромагнитное упорядочение спинов неспаренных электронов свободных атомов углерода. Вычислена функция отклика на внешнее магнитное поле в приближении спиновых волн и пределе нулевой температуры. Изучен отклик графона на импульс высокочастотного магнитного поля заданной длительности, поле ориентировано в плоскости решётки. Ввиду неприменимости изотропного приближения для спиновых волн, отклик намагниченности найден путём численного интегрирования свёртки функции отклика и Фурье-образа поля. Найдено, что в системе возможны резонансы на частотах, соответствующих верхней границе диапазона разрешённых энергий спиновых волн либо седловой точке на поверхности энергий спиновых волн в пространстве импульсов. Оценки характерных частот показывают, что для изучения свойств материала и измерения обменной энергии необходимо использовать технику спектроскопии в терагерцевом или дальнем ИК-диапазоне.


Ключевые слова


графон; отклик намагниченности; спиновые волны

Полный текст:

PDF (English)

Литература


Castro Neto A.H., Guinea F., Peres N. M. R., Novoselov K. S., Geim A. K. The electronic properties of graphene. Reviews of Modern Physics, 2009, vol. 81, no. 109. DOI: 10.1103/RevModPhys.81.109

Geim A. K., Novoselov K. S. The rise of graphene. Nature Materials, 2007, vol. 6, pp. 183–191. DOI: 10.1038/nmat1849

Geim A. K. Graphene: status and prospects. Science, 2009, vol. 324, 5934, pp. 1530–1534. DOI: 10.1126/science.1158877

Saremi S. RKKY in half-filled bipartite lattice: graphene as an example. Physical Review B, 2007, vol. 76, 184430. DOI: 10.1103/PhysRevB.76.184430

Britnell L., Gorbachev R. V., Jalil R. et al. Field-effect tunneling transistor based on vertical graphene heterostructures. Science, 2012, vol. 335, no. 6071, pp. 947–950. DOI: 10.1126/science.1218461

Sorella S., Tosatti E. Semimetal-Insulator transition of the Hubbard model in the honeycomb lattice. Europhysics Letters, 1992, vol. 19, no. 8, pp. 699–704. DOI: 10.1209/0295-5075/19/8/007

Hemmatiyan S., Polini M., Abanov A. et al. Stable path to ferromagnetic hydrogenated graphene. Physical Review B, 2014, vol. 90, 035433. DOI: 10.1103/PhysRevB.90.035433

Boukhvalov D. W., Katsnelson M. I. Chemical functionalization of graphene. Journal of Physics: Condensed Matter, 2009, vol. 21, 344205. DOI: 10.1088/0953-8984/21/34/344205

Brar V. W., Decker R., Solowan H. et al. Gate-controlled ionization and screening of cobalt adatoms on a graphene surface Nature Physics, 2011, vol. 7, pp. 43–47. DOI: 10.1038/NPHYS1807

Eelbo T., Waśniowska M., Gyamfi M. et al. Influence of the degree of decoupling of graphene on the properties of transition metal adatoms. Physical Review B, 2013, vol. 87, 205443. DOI: 10.1103/PhysRevB.87.205443

Kogan E. RKKY interaction in gapped or doped graphene. Graphene, 2013, vol. 2, no. 1, pp. 8–12. DOI: 10.4236/graphene.2013.21002

Zhou J., Wang Q., Sun Q., Chen X. S., Kawazoe Y., Jena P. Ferromagnetism in semihydrogenated graphene sheet Nano Letters, 2009, vol. 9, no. 11, pp. 3867–3870. DOI: 10.1021/nl9020733

Podlivaev A. I., Openov L. A. On the thermal stability of graphone. Semiconductors, 2011, vol. 45, no. 7, pp. 958–961. DOI: 10.1134/S1063782611070177

Feng L., Zhang W. X. The structure and magnetism of graphone. AIP Advances, 2012, vol. 2, 042138. DOI: 10.1063/1.4766937

Kharche N., Nayak S. K. Quasiparticle band gap engineering of graphene and graphone on hexagonal boron nitride substrate. Nano Letters, 2011, vol. 11, no. 12, pp. 5274–5278. DOI: 10.1021/nl202725w

Boukhvalov D. W. Stable antiferromagnetic graphone. Physica E, 2010, vol. 43, pp. 199–201. DOI: 10.1016/j.physe.2010.07.015

Deacon R. S., Chuang K.-C., Nicholas R. J. et al. Cyclotron resonance study of the electron and hole velocity in graphene monolayers. Physical Review B, 2007, vol. 76, 081406. DOI: 10.1103/PhysRevB.76.081406

Holstein T., Primakoff H. Field dependence of the intrinsic domain magnetization of a ferromagnet. Physical Review, 1940, vol. 58, no. 1098. DOI: 10.1103/PhysRev.58.1098

Zubarev D. N. Double-time Green functions in statistical physics. Soviet Physics Uspekhi, 1960, vol. 3, pp. 320–345. DOI: 10.1070/PU1960v003n03ABEH003275

Rudenko A. N., Keil F. J., Katsnelson M. I., Lichtenstein A. I. Exchange interactions and frustrated magnetism in single-side hydrogenated and fluorinated graphene.Physical Review B, 2013, vol. 88, 081405(R). DOI: 10.1103/PhysRevB.88.081405

Mazurenko V. V., Rudenko A. N., Nikolaev S. A., Medvedeva D. S., Lichtenstein A. I., Katsnelson M. I. Role of direct exchange and Dzyaloshinskii–Moriya interactions in magnetic properties of graphene derivatives: C2F and C2H. Physical Review B, 2016, vol. 94, 214411. DOI: 10.1103/PhysRevB.94.214411




DOI: http://dx.doi.org/10.17072/1994-3598-2018-3-65-72

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


ISSN: 1994-3598

Адрес издателя и учредителя: ПГНИУ, ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охраны культурного наследия. Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66788 от 08 августа 2016 г.

Журнал включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук (специальности: 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы; 01.04.07 - Физика конденсированного состояния).

Научное издание

© ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 2019

Лицензия Creative Commons Материалы журнала публикуются по лицензии Creative Commons - Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).