利用二次谐波生成探测反演对称性破缺的四层石墨烯
介观与纳米尺度物理
2024-07-11 v1 材料科学
摘要
对称性破缺主导着晶体中大多数引人入胜的现象，如铁电性、非线性光学、压电性、铁磁性和超导性。在二维材料中，多种多样的调控手段为设计对称性破缺提供了非凡的机遇，从而导致新颖物理性质的涌现与调控。最近，具有ABCB堆垛顺序的四层石墨烯被预测因其特定堆垛构型诱导的对称性破缺而拥有非典型的元素铁电性。实验上揭示四层石墨烯中依赖于堆垛序的对称性，对于理解新兴石墨烯同素异形体中的复杂性质至关重要。在此，我们在ABCB堆垛的四层石墨烯中观察到显著的二次谐波生成（SHG）非线性光学信号，而在ABAB和ABCA堆垛的同素异形体中均不存在。我们的结果为ABCB堆垛四层石墨烯中的对称性破缺提供了直接证据。四层石墨烯SHG谱的显著对比使得能够从另外两种堆垛序中直接识别ABCB畴，并有助于表征其晶体取向。所采用的SHG技术可作为探索ABCB堆垛石墨烯中自发极化和本征带隙平带共存时所呈现的有趣物理和新颖非线性光学的便捷工具。我们的结果确立了ABCB堆垛石墨烯作为研究非中心对称元素结构中罕见铁电性的独特平台。
引用
@article{arxiv.2311.16797,
title = {Inversion symmetry-broken tetralayer graphene probed by second harmonic generation},
author = {Wenqiang Zhou and Jiannan Hua and Naitian Liu and Jing Ding and Hanxiao Xiang and Wei Zhu and Shuigang Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.16797},
year = {2024}
}