扭转双层石墨烯中的缺陷诱导能带重构与特征长度尺度
介观与纳米尺度物理
2023-10-09 v2
摘要
我们利用全原子模型,研究在魔角及远离魔角处,以非磁性杂质与空位形式存在的单点、多点及扩展缺陷对扭转双层石墨烯(TBG)中平的低能 moiré 能带行为的影响。对于 区域中的强杂质与空位,我们发现四个 moiré 能带之一被完全移除,即使在极低缺陷浓度下也导致 区域电荷密度显著耗尽。我们在其他缺陷位置也发现类似结果,但 区域中配位数最低的位点除外,此处缺陷反而在 moiré 能带内导致一种特殊的能带替换过程。在空位极限下,该过程产生的能带结构会误导性地类似于 pristine 情形。此外,我们表明三重简并点费米子(TPFs)——即平带与狄拉克点的交叉,出现在单点、周期性缺陷中——在加入扩展或多点缺陷时通常不被保持,因此可能不具有实验相关性。我们进一步确定了缺陷的两个普适长度尺度,分别为原子尺度和 moiré 尺度上的电荷调制,说明了原子与 moiré 结构对理解 TBG 的重要性。我们表明我们的结论在魔角之外及完全孤立缺陷下均成立。总之,我们的结果表明 TBG 的正常态及其 moiré 平带对 non-magnetic 杂质与空位的位置和强度都极为敏感,这应对任何涌现的有序态具有重大意义。
引用
@article{arxiv.2304.03018,
title = {Defect-induced band restructuring and length scales in twisted bilayer graphene},
author = {Lucas Baldo and Tomas Löthman and Patric Holmvall and Annica M. Black-Schaffer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.03018},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 10 figures