Вычисление магнитного момента электронов в немодулированном силицене 

Виталий Владимирович Карпунин, кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры физики и методики обучения физике, Мордовский государственный педагогический университет имени М. Е. Евсевьева (Россия, г. Саранск, ул. Студенческая, 11а), E-mail: karpuninvv@mail.ru 

537.61 

DOI

10.21685/2072-3040-2021-4-9 

Актуальность и цели. Магнитные свойства монослоев различных наноструктур широко исследуются в последнее время. Как известно, силицен представляет собой однослойную кремниевую пленку. Силицен является аналогом графена, который имеет сотовую геометрическую структуру. Целью работы является вычисление магнитного момента электронов в немодулированном силицене. Материалы и методы. Вычисление магнитного момента основано на термодинамическом потенциале Ω . Зная энергетический спектр электронов, можно вычислить как термодинамический потенциал, так и магнитный момент. Результаты. Получено аналитическое выражение для магнитного момента, проанализирована его зависимость от магнитного поля. Выводы. Полученные результаты позволяют утверждать, что этот метод вычисления магнитного момента, применяемый для трехмерного электронного газа, можно применять и для различных наноструктур. 

Ключевые слова

магнитный момент, термодинамический потенциал, арсенен, статистическая сумма 

 Скачать статью в формате PDF

1. Shakouri Kh., Vasilopoulos P., Vargiamidis V., Peeters F. M. Spin- and valleydependent magnetotransport in periodically modulated silicene // Phys. Rev. B. 2014. Vol. 90. P. 125444-1–125444-11.
2. Villarreal J., Escudero F., Ardenghi J. S., Jasen P. Effect of an external electric field on local magnetic moments in silicene // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2021.Vol. 524. P. 167598-1–167598-7.
3. Luo Yi, Wang Sake, Li Shaohan, Sun Zhengming, Yu Jin, Tang Wencheng, Sun Minglei. Transition metal doped puckered arsenene: Magnetic properties and potential as a catalyst // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2019. Vol. 108. P. 153–159.
4. Gong X., Liu K., Ye Z., Lu S., [et al.]. Tuning the structural and electronic properties of arsenene monolayers by germanene, silicene, and stanene domain doping // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2020. Vol. 122. P. 114152-1–114152-6.
5. Li Wen Zhong, Liu Ming Yang, Gong Long, Chen Quin Yuan [et al.]. Emerging various electronic and magnetic properties of silicene by light earth metal substituted doping // Superlattices and Microstructures. 2020. Vol. 148. P. 106712-1–106712-11.
6. Kamal C., Ezawa M. Arsenene: Two-dimensional buckled and puckered honeycomb arsenic systems // Phys. Rev. B. 2015. Vol. 91. P. 085423-1–085423-10.
7. Margulis V. A., Karpunin V. V., Mironova K. I. Magnetic response of a quantum wire of elliptical cross-section in a magnetic field perpendicular to the axis of the wire // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2018. Vol. 9 (2). P. 244–251.
8. Margulis V. A., Karpunin V. V., Mironova K. I. Magnetic moment of single layer graphene rings // Solid State Communications. 2018. Vol. 269. P. 108–111.
9. Karpunin V. V., Khvastunov N. N. Magnetic properties of the electrons in a phosphorene monolayer // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2019. Vol. 10 (5). P. 536–539.
10. Kecik D., Durgun E., Ciraci S. Stability of single-layer and multilayer arsenene and their mechanical and electronic properties // Phys. Rev. B. 2016. Vol. 94. P. 205409-1–205409-9.
11. Kecik D., Durgun E., Ciraci S. Optical properties of single-layer and bilayer arsenene phases // Phys. Rev. B. 2016. Vol. 94. P. 205410-1–205410-9.
12. Li Y., Xia C., Wang T., Tan X. [et al.]. Light adatoms influences on electronic structures of the two-dimensional arsenene nanosheets // Solid State Communications. 2016. Vol. 230. P. 6–10.
13. Luo Yanwei, Li Yuxiao, Wang Fei, Guo Peng [et al.]. Electric field effects on electronic characteristics of arsenene nanoribbons // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2017. Vol. 94. P. 64–69.
14. Sharma S., Kumar S., Schwingenschlögl U. Arsenene and Antimonene: Two-Dimensional Materials with High Thermoelectric Figures of Merit // Phys. Rev. Applied. 2017. Vol. 8. P. 044013-1–044013-8.
15. Zeraati M., Vaez Allaei S. M., Abdolhosseini Sarsari I., Pourfath M. [et al.]. Highly anisotropic thermal conductivity of arsenene: An ab initio study // Phys. Rev. B. 2016. Vol. 93. P. 085424-1–085424-6.
16. Румер Ю. Б. К теории магнетизма электронного газа // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1948. Т. 18 (12). С. 1081–1095.
17. Prudnikov A. P., Brychkov Yu. A., Marichev O. I. Integrals and series, Elementary Functions. N. Y. : Gordon and Breach, 1986. 808 p.