不破坏晶格对称性开启带隙：通往稳健石墨烯基纳米电子学的新途径
材料科学
2014-06-11 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
开发石墨烯基纳米电子学的关键在于开启石墨烯电子结构中的带隙，这通常通过电场（栅极偏压）或石墨烯层的不对称掺杂来破坏石墨烯晶格的反演对称性来实现。在此，我们引入了一种新的设计策略，将双层石墨烯片夹在两层具有强自旋轨道耦合的材料（如 Bi2Te3）之间。我们的第一性原理和紧束缚计算表明，近邻增强的自旋轨道耦合效应在不破坏其晶格对称性的情况下，在双层石墨烯中开启了较大的带隙（44 meV），并且该带隙可以通过层间堆叠模式进行有效调节，并通过层间压缩显著增强。近期石墨烯与 Bi2Te3 之间高质量异质结的实验实现证明了这种量子阱结构的可行性，且该设计符合半导体行业现有的制造技术。由于不需要外部电源来开启和维持带隙，且包覆层能为石墨烯层在器件应用中提供防止环境降解的保护，所提出的量子阱结构预计具有特别的稳健性。
引用
@article{arxiv.1402.6498,
title = {Opening Band Gap without Breaking Lattice Symmetry: A New Route toward Robust Graphene-Based Nanoelectronics},
author = {Liangzhi Kou and Feiming Hu and Binghai Yan and Thomas Frauenheim and Changfeng Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1402.6498},
year = {2014}
}