論文の概要: Space charge and screening of a supercritical impurity cluster in monolayer graphene

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.02199v2
• Date: Wed, 31 Jan 2024 19:39:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-02 19:12:28.681403
• Title: Space charge and screening of a supercritical impurity cluster in monolayer graphene
• Title（参考訳）: 単層グラフェン中の超臨界不純物クラスターの空間電荷とスクリーニング
• Authors: Eugene B. Kolomeisky and Joseph P. Straley
• Abstract要約: 電荷$Ze$のクーロン不純物は、未添加のグラフェンの基底状態を不安定にすることが知られている。 近年の実験的進歩により、この遷移を制御された方法で探索することが可能となった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Coulomb impurity of charge $Ze$ is known to destabilize the ground state of undoped graphene with respect to creation of screening space charge if $Z$ exceeds a critical value of $1/2\alpha$ set by material's fine structure constant $\alpha$. Recent experimental advances made it possible to explore this transition in a controlled manner by tuning $Z$ across the critical point. Combined with relatively large value of $\alpha$ this opens a possibility to study graphene's screening response to a supercritical impurity $Z\alpha\gg1$ when the screening charge is large, and the Thomas-Fermi analysis, that we revisit, is adequate. The character of screening in this regime is controlled by the dimensionless screening parameter $Z\alpha^{2}$. Specifically, for circular impurity cluster most of the screening charge in the weak-screening regime $Z\alpha^{2}\ll1$ is found to reside outside the cluster. The strong-screening regime $Z\alpha^{2}\gg1$ provides a realization of the Thomson atom: most of the screening charge is inside the cluster nearly perfectly neutralizing the source charge with the exception of a transition layer near cluster's edge where the rest of the space charge is localized.
• Abstract（参考訳）: coulomb impurity of charge $ze$ は、z$ が物質の微細構造定数 $\alpha$ で設定された1/2\alpha$ の臨界値を超える場合、スクリーニング空間電荷の生成に関して未ドープグラフェンの基底状態を不安定にすることが知られている。 最近の実験的進歩により、臨界点を越えて$z$をチューニングすることで、この遷移を制御できるようになりました。 これは比較的大きな値である$\alpha$と組み合わせることで、スクリーニング電荷が大きい場合の超臨界不純物$z\alpha\gg1$に対するグラフェンのスクリーニング反応を研究できる可能性を開く。 この方法でのスクリーニングの性格は、無次元スクリーニングパラメータ$z\alpha^{2}$によって制御される。 具体的には、円不純物クラスターの場合、弱いスクリーニング体制である$Z\alpha^{2}\ll1$のスクリーニング電荷のほとんどは、クラスタの外側に存在する。 強い遮蔽状態である$z\alpha^{2}\gg1$ はトムソン原子の実現をもたらす: 遮蔽電荷の大部分は、空間電荷の残りの電荷が局所化されているクラスタのエッジ付近の遷移層を除いて、ほぼ完全に源電荷を中和する。

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