The thermal properties and the electrical conductance are studied for 2D electron gases in doped Xenes – graphene, silicene, germanene, stanene, and plumbene – applying a four-band model to describe the low-energy Dirac-fermion-like electronic excitations. Spin-orbit interactions to discriminate the five Xenes and the influence of an electric field in the normal direction, are taken into account. The density of states and the spectral behavior of the current-current correlation function allow the calculation of the Onsager coefficients. They give analytical formulas for the electronic contributions to the heat capacity and thermal conductance. Also, the electrical conductance can be described within the same framework, if the scattering properties of the electron gases are simulated by constant broadening parameters. For all these thermal and transport properties, only a weak variation with the Xene is found, because of their small spin-orbit-induced gaps, with the exception of plumbene. The heat capacity of Xenes does not show a Schottky anomaly. The thermal conductance increases linearly or quadratically with temperature depending on the temperature range. A similar behavior characterizes the electrical conductance. The dominance of Dirac fermions, i.e., linear bands, determines the ratio of electron thermal conductance and electric conductance, which depends on doping level and temperature. It violates the Wiedemann-Franz law known for 3D electron gases with parabolic energy-momentum dispersion. The Lorenz number is generally much larger for 2D electron gases with almost Dirac character of the dispersion relation.

中文翻译：

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Xenes 中狄拉克费米子的热性质：模型研究

研究了掺杂 Xene（石墨烯、硅烯、锗烯、stanene 和铅烯）中的 2D 电子气的热特性和电导率，应用四能带模型来描述低能狄拉克费米子类电子激发。考虑了区分五个 Xene 的自旋轨道相互作用和法线方向电场的影响。电流-电流相关函数的状态密度和谱行为允许计算 Onsager 系数。他们给出了电子对热容和热导的贡献的分析公式。此外，如果电子气的散射特性由恒定的展宽参数模拟，则可以在同一框架内描述电导。对于所有这些热和传输特性，除了铅烯之外，由于它们的自旋轨道引起的间隙很小，因此只发现了 Xene 的微弱变化。氙的热容量没有表现出肖特基异常。取决于温度范围，热导率随温度线性或二次增加。类似的行为表征了电导。狄拉克费米子的优势，即线性带，决定了电子热导率和电导率的比率，这取决于掺杂水平和温度。它违反了以具有抛物线能量-动量色散的 3D 电子气而闻名的 Wiedemann-Franz 定律。对于具有色散关系的几乎狄拉克特征的二维电子气，洛伦兹数通常要大得多。除了铅烯之外，由于自旋轨道引起的间隙很小，因此只发现了 Xene 的微弱变化。氙的热容量没有表现出肖特基异常。取决于温度范围，热导率随温度线性或二次增加。类似的行为表征了电导。狄拉克费米子的优势，即线性带，决定了电子热导率和电导率的比率，这取决于掺杂水平和温度。它违反了以具有抛物线能量-动量色散的 3D 电子气而闻名的 Wiedemann-Franz 定律。对于具有色散关系的几乎狄拉克特征的二维电子气，洛伦兹数通常要大得多。除了铅烯之外，由于自旋轨道引起的间隙很小，因此只发现了 Xene 的微弱变化。氙的热容量没有表现出肖特基异常。取决于温度范围，热导率随温度线性或二次增加。类似的行为表征了电导。狄拉克费米子的优势，即线性带，决定了电子热导率和电导率的比率，这取决于掺杂水平和温度。它违反了以具有抛物线能量-动量色散的 3D 电子气而闻名的 Wiedemann-Franz 定律。对于具有色散关系的几乎狄拉克特征的二维电子气，洛伦兹数通常要大得多。除了铅。氙的热容量没有表现出肖特基异常。取决于温度范围，热导率随温度线性或二次增加。类似的行为表征了电导。狄拉克费米子的优势，即线性带，决定了电子热导率和电导率的比率，这取决于掺杂水平和温度。它违反了以具有抛物线能量-动量色散的 3D 电子气而闻名的 Wiedemann-Franz 定律。对于具有色散关系的几乎狄拉克特征的二维电子气，洛伦兹数通常要大得多。除了铅。氙的热容量没有表现出肖特基异常。取决于温度范围，热导率随温度线性或二次增加。类似的行为表征了电导。狄拉克费米子的优势，即线性带，决定了电子热导率和电导率的比率，这取决于掺杂水平和温度。它违反了以具有抛物线能量-动量色散的 3D 电子气而闻名的 Wiedemann-Franz 定律。对于具有色散关系的几乎狄拉克特征的二维电子气，洛伦兹数通常要大得多。类似的行为表征了电导。狄拉克费米子的优势，即线性带，决定了电子热导率和电导率的比率，这取决于掺杂水平和温度。它违反了以具有抛物线能量-动量色散的 3D 电子气而闻名的 Wiedemann-Franz 定律。对于具有色散关系的几乎狄拉克特征的二维电子气，洛伦兹数通常要大得多。类似的行为表征了电导。狄拉克费米子的优势，即线性带，决定了电子热导率和电导率的比率，这取决于掺杂水平和温度。它违反了以具有抛物线能量-动量色散的 3D 电子气而闻名的 Wiedemann-Franz 定律。对于具有色散关系的几乎狄拉克特征的二维电子气，洛伦兹数通常要大得多。