SiC 上镁插层石墨烯：极端位移场下高度 n 掺杂且空气稳定的双层石墨烯

我们利用角分辨光电子能谱研究在高 n 掺杂和极端位移场下的双层石墨烯的电子结构，该结构通过在碳化硅上的外延单层石墨烯中插层镁，形成镁终止碳化硅上的准自由站立双层石墨烯来实现。角分辨光电子能谱显示，镁插层后，外延单层石墨烯的单一无质量狄拉克能带转变为准自由站立双层石墨烯的特征性有质量双能带狄拉克谱。利用简单紧束缚模型对谱进行分析表明，镁插层导致 2.1 $\times$ 10$^{14}$ cm$^{-2}$ 的 n 型掺杂，产生 2.6 V/nm 的极高位移场，并在狄拉克点打开 0.36 eV 的显著能隙。镁终止碳化硅上准自由站立双层石墨烯的密度泛函理论计算进一步证实了这一点，其显示出相似的掺杂水平、位移场和带隙。最后，镁插层样品对环境条件出乎意料地稳定；在空气中暴露 30 分钟后未观察到电子结构的显著变化。