扭曲单层-双层石墨烯中的竞争层间相互作用：从自发电极化到准魔角
介观与纳米尺度物理
2025-04-09 v2 材料科学
摘要
莫尔材料家族为通过扭转角调控具有大空间周期性的系统中的层间耦合提供了强大平台。在三层石墨烯系统中，两个界面处的层间耦合可以分别调控，因此这些相互作用之间的竞争会显著影响电子结构。在本研究中，我们利用第一性原理计算结合精确紧束缚模型，超越连续模型研究了扭曲单层-双层石墨烯（aAB）的电子性质。我们发现，在大扭转角下，aAB的电子特征可由Bernal AB-双层石墨烯的抛物线能带与扭曲单层的狄拉克能带之间的相互作用很好地描述，导致前者产生自发电极化，从而分裂抛物线能带。随着扭转角减小，扭曲界面处相邻层之间的耦合变得主导，使得aAB看起来像扭曲双层石墨烯（TBG）与外层Bernal层相互作用。在类TBG层中出现莫尔势，导致电荷局域化，而外层Bernal层则表现出电荷离域化，并在原子尺度上具有显著的子晶格极化。此外，我们识别出在1.16度的准魔角处具有最小宽度的窄带，与TBG的魔角高度吻合。这些窄带中预期的增强电子关联表明，aAB是探索关联电子现象的有前景平台。
引用
@article{arxiv.2312.01820,
title = {Competing interlayer interactions in twisted monolayer-bilayer graphene: From spontaneous electric polarization to quasi-magic angle},
author = {Wei-En Tseng and Mei-Yin Chou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.01820},
year = {2025}
}