面向双晶几何的 Frenkel-Kontorova 模型：用于应变二维异质结构中的层间位错
介观与纳米尺度物理
2023-09-15 v1 材料科学
摘要
近年来，由二维（2D）材料堆叠构成的范德瓦耳斯（vdW）异质结构与同构结构因与奇异量子现象相关而备受关注。原子尺度弛豫效应在这些体系的电子尺度量子物理中起着极其重要的作用。本文在扭转双层石墨烯（一种著名的异质结构体系，其特征是两层石墨烯晶格产生的莫尔图样）背景下，利用原子尺度与介观尺度模型研究此类结构弛豫效应。对于小扭转角，该体系中的原子弛豫效应与界面位错或应变孤子的自然出现相关，这源于广义层错能（GSFE）的周期性，该能量根据两层的相对运动来度量界面能。本文中，我们首先通过原子模拟表明，大扭转下双层石墨烯中的原子重构同样源于界面位错，尽管此类位错的伯格斯矢量远小于小扭转体系中所观察者。为揭示导致此类位错形成的异质界面的平移不变性，我们利用重合位点晶格（CSL）与位移完全晶格（DSCL）的概念推导了二维异质结构 GSFE 的平移对称性。此项工作的核心工具是近期发展的 Smith 正规形双晶几何框架。接着，我们构建了面向双晶几何且框架不变的 Frenkel-Kontorova 模型，该模型可预测任意二维异质结构中应变孤子的形成，并将其应用于研究异质应变大扭转双层石墨烯体系。
引用
@article{arxiv.2309.07325,
title = {Bicrystallography-informed Frenkel-Kontorova model for interlayer dislocations in strained 2D heterostructures},
author = {Md Tusher Ahmed and Chenhaoyue Wang and Amartya S. Banerjee and Nikhil Chandra Admal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.07325},
year = {2023}
}