自旋轨道耦合作用对碳纳米管电子能带结构的影响

编号：NMJS03048

篇名：自旋轨道耦合作用对碳纳米管电子能带结构的影响

作者：杨杰； 董全力； 江兆潭； 张杰；

关键词：单壁碳纳米管； 自旋轨道耦合； 紧束缚近似螺旋对称模型；

机构： 中国科学院物理研究所光物理重点实验室； 北京理工大学理学院物理系；

摘要： 本文考虑自旋轨道耦合作用的情况下,采用紧束缚近似螺旋对称模型计算了单壁碳纳米管的电子能带结构.研究发现:对于Armchair型单壁碳纳米管,自旋轨道耦合作用和弯曲效应共同导致了费米面Dirac点附近电子能带结构的能隙;对于Zigzag型和手性单壁碳纳米管,自旋轨道耦合作用使得电子最高占据态和最低未占据态产生能级劈裂,能级劈裂的大小不但与碳纳米管的直径和手性角密切相关,而且相对于费米面是不对称的;根据指数(n,m)可以将Zigzag型和手性单壁碳纳米管分为金属性碳纳米管(ν=0)、第一类半导体性碳纳米管(ν=-1)和第二类半导体性碳纳米管(ν=1)三类,并呈现出与光学跃迁能极其类似的族效应.计算研究结果可以比较好地解释实验结果.