封装石墨烯中的错位结构,导致电子性能的强烈改变

封装石墨烯中的错位结构,导致电子性能的强烈改变

石墨烯层中超莫尔晶胞(上图)内的键弛豫(Bond relaxation);hBN/石墨烯/hBN异质结构示意图(下图) 图片:安特卫普大学

安特卫普大学的研究人员报告了六方氮化硼(hBN,Hexagonal boron nitride)之间石墨烯的封装引起的高阶周期性调制(称为“超莫尔”)如何影响石墨烯的电子和结构性质,如最近的三个独立实验所揭示的那样。

高质量的石墨烯样品对于获得和利用其理论上描述的性质非常重要。使用适当的基材可减少波纹并改善石墨烯的无序局限性。hBN是一个特别好的选择,因为它可以完美保留石墨烯结构,同时提供平坦的绝缘表面。

尽管如此,这仅在两个单层未对齐的情况下适用。否则,范德华力相互作用在两层之间形成的莫尔纹的尺度上引起结构弛豫,并且由于周期性的莫尔扰动而改变了电子性能。如果石墨烯紧密的夹在两个hBN层中,则适用类似的论点。由于两层都起作用,因此莫尔效应得到增强。此外,层之间的紧密对准是出现新形式的周期性超莫尔效应的原因,这种变化会在更大的空间尺度上改变石墨烯,但能量尺度会更小。最近对这种效果的实验观察是实验操作技术得到重大改进的结果。

在1月21日发表于Nano Letters的论文中,米沙·安列尔科维奇(Anđelković)等。揭示了在什么条件下会出现超莫尔效应,以及它如何改变石墨烯的结构和电子性能。它们显示了从刚性hBN/石墨烯/hBN异质结构开始,超级波纹是如何作为简单的几何层面而出现的。此外,他们证明三层的弛豫效应有望增强对电子能带结构的影响。超级莫尔条纹引起的修饰非常重要:出现了新的,低能量的平坦子带和狄拉克点,对电子传输性能产生了强烈影响。在大多数配置中,狄拉克点是有间隙的,而平坦带则有望增强电子-电子的相关性。“异质结构中这些新的扭曲自由度正在为石墨烯开辟新的基础研究方向,

Pybinding软件的联合开发者,安列尔科维奇博士说:“由安特卫普大学团队开发的多尺度数值模拟数据集可以提供更现实的模型,从而可以与实验观察结果进行更直接的比较。” ,紧密绑定的开源软件使仿真成为可能。

随着人们对范德华异质结构的复杂性和干扰行为的了解有了新的亮点,可以微调石墨烯的电子性能,并达到控制扭曲引起的现象,显现出来更清楚的状态。


分享到:


相關文章: