Disordered graphene in a strong magnetic field

Abstract

Estudamos o espectro dos níveis de Landau de monocamadas de grafeno além da dispersão linear sem massa de Dirac. Utilizamos um modelo efetivo tight-binding, do tipo Wannier, obtido a partir de cálculos ab initio, que inclui termos integrais de hopping eletrônico de longo alcance. Empregamos o método desenvolvido por Heidock-Heine-Kelly (HHK) para calcular numericamente o espectro de níveis de Landau do grafeno no regime Hall quântico, evitando a necessidade do uso de supercélulas grandes e a restrição correspondente no campo magnético. Nossa abordagem analítica baseia-se, como padrão, na expansão da relação de dispersão eletrônica em torno dos pontos Dirac, os ponto K e K', em potências do momento canônico. Encontramos um excelente acordo entre as duas abordagens. Nossa análise também elucida a discrepância entre os níveis de Landau de alta energia medidos, usando espectroscopia de transmissão de alto campo e as teorias atuais. Em seguida, estudamos os efeitos de desordem no grafeno na presença de um forte campo magnético. Em relação ao DOS, a desordem é responsável pelo alargamento e deslocamento de energia dos níveis de Landau. Mostramos que o método HHK é muito preciso e eficiente para o estudo dos efeitos de desordem e pode revelar características interessantes que, apesar de extensas investigações teóricas anteriores, não foram observadas até agora