Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54696 Моделирование в биофизике Modelling in biophycis Моделирование в биофизике Electric transport properties of single-layer germanene in the semiclassical approximation Электротранспортные свойства однослойного германена в квазиклассическом приближении Судоргин С А Sudorgin S A sergsud@mail.ru Волгоградский государственный аграрный университет ru Volgograd State Agricultural University ru 25 12 2021 25 12 2021 6 4 586 590 20 12 2021 20 12 2021 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54696/view

В работе выполнено исследование электротранспортных характеристик однослойного германена во внешнем постоянном электрическом поле. Малая запрещенная щель германена поддается управлению электрическим полем, адсорбцией различных атомов, деформацией и взаимодействием с подложкой. Используя метод квазиклассического приближения получено аналитическое соотношение для удельной проводимости однослойного германена. Эволюция электронной системы германеновых листов описывалась с помощью кинетического уравнения Больцмана в рамках квазиклассического приближения времени релаксации. В качестве геометрической модели германеновой наноленты выбирался двумерный гексагональный слой. Математическая модель электронного строения недеформированных германеновых нанолент строится на основе их геометрического строения и зонной структуры гексагонального слоя. Используется зонная структура нанолент в рамках метода сильной связи в приближениях Хюккеля и ближайших соседей. Исследованы зависимости удельной проводимости германеновых слоев различной хиральности от величины напряженности внешнего электрического поля.

This article is devoted to the study of electrical transport characteristics of single-layer germanene in an external constant electric field. The small forbidden gap of germanene can be controlled by the electric field, adsorption of various atoms, deformation, and interaction with the substrate. Using the method of the semiclassical approximation, an analytical relation is obtained for the specific conductivity of single-layer germanene. The evolution of the electron system of germanene sheets was described using the kinetic Boltzmann equation in the framework of the semiclassical relaxation time approximation. A two-dimensional hexagonal layer was chosen as a geometric model of a germanene nanoribbon. The mathematical model of the electronic structure of undeformed germanene nanoribbons is based on their geometric structure and the band structure of the hexagonal layer. The band structure of nanoribbons is used within the framework of the tight binding method in the Hückel and nearest neighbors approximations. The dependences of the specific conductivity of germanene layers of different chirality on the strength of the external electric field are investigated.

 германен электронный транспорт электропроводность наноструктуры квазиклассическое приближение germanene electron transport electrical conductivity nanostructures semiclassical approximation Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Волгоградской области в рамках научного проекта № 19-42-343001.

Лозовик Ю.Е., Меркулова С.П., Соколик А.А. Коллективные электронные явления в графене. Успехи физических наук, 2008, т. 178, № 7, с. 758-776. @@Lozovik Yu.E., Merkulova S.P., Sokolik A.A., Collective electron phenomena in graphene. Phys. Usp., 2008, vol. 51, no. 7, 727-744. (In Russ.) Lozovik Yu.E., Merkulova S.P., Sokolik A.A. Kollektivnye elektronnye yavleniya v grafene. Uspehi fizicheskih nauk, 2008, t. 178, № 7, s. 758-776. @@Lozovik Yu.E., Merkulova S.P., Sokolik A.A., Collective electron phenomena in graphene. Phys. Usp., 2008, vol. 51, no. 7, 727-744. (In Russ.) Чернозатонский Л.А., Сорокин П.Б., Артюх А.А. Новые наноструктуры на основе графена: физико-химические свойства и приложения. Успехи химии, 2014, т. 83, вып. 3, c. 251-279. @@Chernozatonskii L.A., Sorokin P.B., Artukh A.A. New nanostructures based on graphene: physical and chemical properties and applications. Russ. Chem. Rev., 2014, vol. 83, pp. 251-279. (In Russ.) Chernozatonskiy L.A., Sorokin P.B., Artyuh A.A. Novye nanostruktury na osnove grafena: fiziko-himicheskie svoystva i prilozheniya. Uspehi himii, 2014, t. 83, vyp. 3, c. 251-279. @@Chernozatonskii L.A., Sorokin P.B., Artukh A.A. New nanostructures based on graphene: physical and chemical properties and applications. Russ. Chem. Rev., 2014, vol. 83, pp. 251-279. (In Russ.) Lemme M.C. Current status of graphene transistors. Solid State Phenomena, 2009, vol. 156, pp. 499. Lemme M.C. Current status of graphene transistors. Solid State Phenomena, 2009, vol. 156, pp. 499. Davila M.E, Xian L., Cahangirov S., Rubio A., Le Lay G. Germanene: a novel two-dimensional germanium allotrope akin to graphene and silicene. New Journal of Physics, 2014, vol. 16, no. 9 p. 095002. doi: 10.1088/1367-2630/16/9/095002 Davila M.E, Xian L., Cahangirov S., Rubio A., Le Lay G. Germanene: a novel two-dimensional germanium allotrope akin to graphene and silicene. New Journal of Physics, 2014, vol. 16, no. 9 p. 095002. doi: 10.1088/1367-2630/16/9/095002 Kyozaburo T., Kenji S. Theoretical possibility of stage corrugation in Si and Ge analogs of graphite. Physical Review B, 1994, vol. 50, no. 20, pp. 14916-14922. DOI: 10.1103/PhysRevB.50.14916 Kyozaburo T., Kenji S. Theoretical possibility of stage corrugation in Si and Ge analogs of graphite. Physical Review B, 1994, vol. 50, no. 20, pp. 14916-14922. DOI: 10.1103/PhysRevB.50.14916 Cahangirov S., Topsakal M., Aktürk E., Şahin H., Ciraci S. Two- and one-dimensional honeycomb structures of silicon and germanium. Physical Review Letters, 2009, vol. 102, no. 23, p. 236804. doi: 10.1103/PhysRevLett.102.236804 Cahangirov S., Topsakal M., Aktürk E., Şahin H., Ciraci S. Two- and one-dimensional honeycomb structures of silicon and germanium. Physical Review Letters, 2009, vol. 102, no. 23, p. 236804. doi: 10.1103/PhysRevLett.102.236804 Lebe`gue S., Bjoerkman T., Klintenberg M., Nieminen R.M., Eriksson O. Two-Dimensional Materials from Data Filtering and Ab Initio Calculations. Physical Review X, 2013, vol. 3, p. 031002. Lebe`gue S., Bjoerkman T., Klintenberg M., Nieminen R.M., Eriksson O. Two-Dimensional Materials from Data Filtering and Ab Initio Calculations. Physical Review X, 2013, vol. 3, p. 031002. Mortazavi B., Rahaman O., Makaremi M., Dianat A., Cunibertic G., Rabczuk T. First-principles investigation of mechanical properties of silicene, germanene and stanine. Physica E, 2017, vol. 87, pp. 228-232. Mortazavi B., Rahaman O., Makaremi M., Dianat A., Cunibertic G., Rabczuk T. First-principles investigation of mechanical properties of silicene, germanene and stanine. Physica E, 2017, vol. 87, pp. 228-232. Kazemlou V. Phirouznia A. Influence of compression strains on photon absorption of silicene and germanene. Superlattices and Microstructures, 2019, vol. 128, pp. 23-29. Kazemlou V. Phirouznia A. Influence of compression strains on photon absorption of silicene and germanene. Superlattices and Microstructures, 2019, vol. 128, pp. 23-29. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Физическая кинетика. Физ.-мат. лит., 1979, 528 c. @@Landau L.D., Lifshits E.M. Physical kinetics. Phys.-mat. lit., 1979, 528 p. (In Russ.) Landau L.D., Lifshic E.M. Fizicheskaya kinetika. Fiz.-mat. lit., 1979, 528 c. @@Landau L.D., Lifshits E.M. Physical kinetics. Phys.-mat. lit., 1979, 528 p. (In Russ.) Дыкман И.М., Томчук П.М. Явления переноса и флуктуации в полупроводниках. Наук. думка, Киев, 1981, 320 c. @@Dykman I.M., Tomchuk P.M. Transport phenomena and fluctuations in semiconductors. Science. dumka, Kiev, 1981, 320 p. (In Russ.) Dykman I.M., Tomchuk P.M. Yavleniya perenosa i fluktuacii v poluprovodnikah. Nauk. dumka, Kiev, 1981, 320 c. @@Dykman I.M., Tomchuk P.M. Transport phenomena and fluctuations in semiconductors. Science. dumka, Kiev, 1981, 320 p. (In Russ.)