双层堆垛对扭曲双 bilayer 石墨烯原子与电子结构的影响

扭曲双 bilayer 石墨烯近来作为一种有趣的莫尔材料而出现，其展现出可由外加电场调控的强关联现象。在此我们研究三种不同石墨烯双 bilayer 的原子与电子性质：由两层 AB 堆垛 bilayer 组成的双 bilayer（AB/AB）、由两层 AA 堆垛 bilayer 组成的双 bilayer（AA/AA）以及由一层 AB 与一层 AA bilayer 组成的异质系统（AB/AA）。原子结构采用经典力场确定。我们发现双 bilayer 的内层表现出显著的面内与面外弛豫，类似于扭曲 bilayer 石墨烯。外层的弛豫依赖于堆垛方式：AB bilayer 中的原子跟随内层的弛豫，而 AA bilayer 中的原子试图避免更高能量的 AA 堆垛。对于弛豫后的结构，我们使用紧束缚方法计算电子能带结构。所有双 bilayer 在小扭曲角下均展现平带，但能带形状敏感依赖于外层的堆垛。为获得进一步认识，我们研究当外层在保持原子弛豫的同时被刚性移离内层时能带结构的演化。这揭示出与外层的杂化导致内层平带流形的额外平坦化。我们的结果确立了 AA/AA 与 AB/AA 扭曲双 bilayer 作为具有不同于被广泛研究的 AB/AB 系统的平带物理的有趣莫尔材料。