Свойства дискретных бризеров, полученных с помощью первопринципных расчётов в графене и графане

И.П. Лобзенко1
1Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра Российской академии наук, Уфа, пр. Октября 75, 450054
Аннотация
Метод теории функционала плотности использовался для моделирования дискретных бризеров в графане (полностью гидрогенизированном графене) и в деформированном графене. Показано, что бризеры могут существовать с частотами в запрещённых зонах спектров обеих систем. Щель в спектре графана является следствием сильного различия масс углерода и водорода, в то время как в графене щель индуцируется одноосным растяжением углеродного листа в направлении «зигзаг» (совпадает с осью X). Атомы ядра бризера в графане двигаются вдоль оси Z, которая перпендикулярна углеродному листу. В графене дискретные бризеры поляризованы в направлении «кресло» (ось Y). В обеих системах бризеры являются сильно локализованными динамическими объектами. Зависимость частоты от амплитуды бризеров соответствует мягкому типу нелинейности. В отличие от работ других авторов, посвящённых исследованиям дискретных бризеров в графене с помощью молекулярной динамики на основе классических методов, в нашем исследовании (с применение первопринципных расчётов) не было обнаружено дискретных бризеров с жёстким типом нелинейности. Важным является так же и то, что попытки найти бризеры, поляризованные вдоль направления «кресло», в графене, растянутом в этом же направлении, не дали положительных результатов. Полученные результаты имеют принципиальное значение, поскольку для дискретных бризеров в кристаллах молекулярно-динамические расчеты, основанные на эмпирических потенциалах, должны проверяться более надёжными методами. Именно таким является метод функционала плотности, позволяющий учитывать поляризацию электронных оболочек в процессе бризерных колебаний.
Принята: 14 марта 2016
Просмотры: 89   Загрузки: 27
Ссылки
1.
A. A. Ovchinnikov. Sov. Phys. JETP 24 (2), 394 (1969)
2.
A. S. Dolgov. Sov. Phys. Solid State 28 (3), 507 (1986).
3.
A. Sievers and S. Takeno. Phys. Rev. Lett. 61, 970 (1988).
4.
S. Flach and A. Gorbach. Phys. Rep. 467, 1 (2007).
5.
P. Binder, D. Abraimov, A. V. Ustinov et al. Phys. Rev. Lett. 84, 745 (2000).
6.
R. Morandotti, U. Peschel, J. S. Aitchison et al. Phys. Rev. Lett. 83, 2726 (1999).
7.
M. Sato, B. E. Hubbard and A. Sievers. Rev. Mod. Phys. 78, 137 (2006).
8.
N. Boechler, G. Theocharis, S. Job et al. Phys. Rev. Lett. 104, 244302 (2010).
9.
B. I. Swanson, J. A. Brozik, S. P. Love et al. Phys. Rev. Lett. 82, 3288 (1999).
10.
G. Kalosakas, A. R. Bishop and A. P. Shreve. Phys. Rev. B 66, 094303 (2002).
11.
D. K. Campbell, S. Flach and Y. S. Kivshar. Phys. Today 57, 43 (2004).
12.
M. E. Manley, A. Alatas, F. Trouw et al. Phys. Rev. B 77, 214305 (2008).
13.
M. E. Manley, A. J. Sievers, J. W. Lynn et al. Phys. Rev. B 79, 134304 (2009).
14.
M. Kempa, P. Ondrejkovic, P. Bourges et al. J. Phys.: Condens. Matter 25, 055403 (2013).
15.
A. J. Sievers, M. Sato, J. B. Page and T. Rossler. Phys. Rev. B 88, 104305 (2013).
16.
S. A. Kiselev and A. J. Sievers. Phys. Rev. B 55, 5755 (1997).
17.
L. Z. Khadeeva and S. V. Dmitriev. Phys. Rev. B 81, 214306 (2010).
18.
Yu. A. Baimova, S. V. Dmitriev, A. A. Kistanov, and A. I. Potekaev. Russ. Phys. J. 56 (2), 180 (2013).
19.
M. Haas, V. Hizhnyakov, A. Shelkan et al. Phys. Rev. B 84, 144303 (2011).
20.
R. T. Murzaev, A. A. Kistanov, V. I. Dubinko, D. A. Terentyev, S. V. Dmitriev. Comput. Mater. Sci. 98, 88 (2015).
21.
N. K. Voulgarakis, G. Hadjisavvas, P. C. Kelires, and G. P. Tsironis. Phys. Rev. B 69, 113201 (2004).
22.
N. N. Medvedev, M. D. Starostenkov and M. E. Manley. J. Appl. Phys. 114, 213506 (2013).
23.
L. Z. Khadeeva, S. V. Dmitriev, and Yu. S. Kivshar’. JETP Lett. 97 (7), 539 (2011).
24.
E. A. Korznikova, J. A. Baimova and S. V. Dmitriev. Europhys. Lett. 102, 60004 (2013).
25.
J. A. Baimova, S. V. Dmitriev and K. Zhou. Europhys. Lett. 100, 36005 (2012).
26.
N. K. Voulgarakis, G. Hadjisavvas, P. C. Kelires and G. P. Tsironis. Phys. Rev. B 69, 113201 (2004).
27.
A. R. Bishop, A. Bussmann-Holder, S. Kamba, and M. Maglione. Phys. Rev. B 81, 064106 (2010);
28.
J. Macutkevic, J. Banys, A. Bussmann-Holder, and A. R. Bishop. Phys. Rev. B 83, 184301 (2011).
29.
W. Kohn. Nobel Lecture. Rev. Mod. Phys. 71 (5), 1253 (1999).
30.
X. Gonze, et al. Comput. Phys. Commun. 180, 2582 (2009).
31.
www.abinit.org.
32.
P. Hohenberg and W. Kohn. Phys. Rev. 136, B864 (1964);
33.
W. Kohn and L. J. Sham. Phys. Rev. 140, A1133 (1965).
34.
G. M. Chechin, S. V. Dmitriev, I. P. Lobzenko and D. S. Ryabov, Phys. Rev. B 90, 045432 (2014).
35.
Y. Yamayose, Y. Kinoshita, Y. Doi, A. Nakatani, and T. Kitamura. Europhys. Lett. 80, 40008 (2007).
36.
Y. Doi and A. Nakatani. J. Solid Mech. Mater. Eng. 6, 71 (2012).
37.
D. W. Brenner. Phys. Rev. B: Condens. Matter 42, 9458 (1990).
38.
J. L. Marin and S. Aubry. Nonlinearity 9, 1501 (1996).
39.
G. M. Chechin, G. S. Dzhelauhova, and E. A. Mehonoshina. Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 74, 036608 (2006).
40.
G. M. Chechin and G. S. Dzhelauhova. J. Sound Vib. 322, 490 (2009).
Цитирования
1.
Корзникова Е.А., Бачурин Д.В., Бокий Д.И., Фомин С.Ю., Четвериков А.П., Дмитриев С.В., Фундаментальные проблемы современного материаловедения 13(3), 387-396 (2016).
2.
Старостенков М.Д., Демьянов Б.Ф., Захаров П.В., Медведев Н.Н., Полетаев Г.М., Черных Е.В., Чаплыгин П.А., Кулабухова Н.А., Яшин А.В., Чаплыгина А.А., Маркидонов А.В., Харьков А.М., Санников А.В., Семенов А.С., Лобзенко И.П., Кулаева Н.А., отчет о НИР  № 166 от 01.01.2014 (Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова) .