Сайт переехал physreal.com

Уникальные электронные свойства графена – квазидвумерного слоя атомов углерода – являются прямым следствием необычного ("релятивистского") закона дисперсии квазичастиц, переносящих электрический ток [1]: E(p)=±v_Fp, где величина v_F примерно в 300 раз меньше скорости света (здесь энергия отсчитывается от, так называемой, точки Дирака E_D, в которой валентная зона и зона проводимости соприкасаются, то есть E_V=E_C=E_D). В отличие от обычных полупроводников, квазичастицы в графене являются безмассовыми дираковскими фермионами. Их релятивистская природа проявляется, в частности, в специфическом виде энергетического спектра дискретных уровней Ландау (УЛ):  (n = 0, ±1, ±2, …), качественно отличающемся от спектра  (n = 0, 1, 2, …; ) для квазичастиц с квадратичным законом дисперсии. В биграфене (двуслойном графене – двух параллельных графеновых слоях) эффективная масса квазичастиц отлична от нуля, но спектр УЛ  (n = 0, ±1, ±2, …) тоже не такой, как в обычных полупроводниках. Это связано с отсутствием запрещенной зоны в точке Дирака, то есть квазичастицы в биграфене являются дираковскими фермионами, но уже не безмассовыми, а массивными. Непосредственному наблюдению УЛ в графене и биграфене методом сканирующей туннельной спектроскопии препятствуют малые размеры образцов и их "паразитное" взаимодействие с подложкой.

Совершенно неожиданно для самих авторов (сотрудников Rutgers University, США) оба упомянутых спектра УЛ были обнаружены при исследовании электронных характеристик поверхности обычного пиролитического графита (см. рис.).