晶体场在扭曲双双层石墨烯中的能隙打开
介观与纳米尺度物理
2021-02-25 v2
摘要
晶体场源于化学上不同原子种类间的电势差。在范德瓦耳斯异质结构中，此类场自然垂直于平面存在。近来人们认识到，扭曲石墨烯多层体系通过层数、扭曲角、外加电偏置、电子相互作用与弹性弛豫为调控电子性质提供了强有力的平台，但晶体场尚未获得应有的关注。本文中我们表明，大角度扭曲双双层石墨烯的能带结构被晶体场强烈修饰。特别地，我们实验证明，封装于 hBN 层之间的扭曲双双层石墨烯呈现本征带隙。通过施加外场，各双层中的能隙可被关闭，从而得以确定晶体场。我们发现晶体场由外指向内，底（顶）双层中的强度为 -0.13 V/nm（0.12 V/nm）。我们通过第一性原理计算与低能模型均表明，晶体场在基态中打开能带隙。我们的结果提出了一种物理情景：碳中的晶体场效应显著影响了扭曲双双层石墨烯的低能性质，表明在其他体系中为忠实预测扭曲石墨烯多层的电子性质，必须计入此类贡献。
引用
@article{arxiv.1910.10524,
title = {Gap Opening in Twisted Double Bilayer Graphene by Crystal fields},
author = {Peter Rickhaus and Giulia Zheng and Jose L. Lado and Yongjin Lee and Annika Kurzmann and Marius Eich and Riccardo Pisoni and Chuyao Tong and Rebekka Garreis and Carolin Gold and Michele Masseroni and Takashi Taniguchi and Kenji Wantanabe and Thomas Ihn and and Klaus Ensslin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.10524},
year = {2021}
}