六方氮化硼上魔角扭转双层石墨烯的失配不稳定性

我们研究了六方氮化硼上魔角扭转双层石墨烯（TBG/BN）的稳定性和电子结构。针对具有不同扭转角（$\theta'$）及 TBG 与 BN 之间堆垛方式的公度超胞进行了完全弛豫。我们发现，具有 $\theta' = 0.54^\circ$ 和 AA/AA 堆垛的轻微失配构型具有全局最低的总能量，这归因于莫尔层间势的相长干涉，从而在其 $1 \times 1$ 公度超胞中极大地增强了弛豫。对于具有能够强烈破坏 TBG 原子结构中 $C_2$ 对称性的堆垛的小超胞，在费米能级（$E_F$）处打开了能隙。对于 $\theta'$ 接近 $1 \times 1$ 超胞的那些大超胞，从谱函数中仍可分辨出展宽的平带。$\theta' = 0.54^\circ$ 也被确定为电子结构随 $\theta'$ 演化的一个临界角，在该角度处围绕 $E_F$ 的小能带能量范围开始随 $\theta'$ 增大而变窄，且其相对于色散带的能隙变宽。所发现的最稳定 TBG/BN 具有约 $0.54^\circ$ 的有限 $\theta'$ 及其带隙平带，与近期实验观测一致。