石墨烯/hBN 超晶格器件中扭转角的应变工程

以六方氮化硼（hBN）替代 SiO$_2$ 作为衬底以及能够在石墨烯/hBN 异质结构中形成超晶格的能力，使得在石墨烯中观测到 Hofstadter 蝴蝶、拓扑电流和非常规超导等新奇物理现象成为可能。这些器件通常通过把石墨烯刻蚀成具有金属接触的霍尔条形状来制备。金属电极的沉积、接触点的设计与具体构型会对器件的电子性质产生深远影响，甚至可能影响到石墨烯/hBN 超晶格的对齐。本工作中，我们探测了以两类金属接触——二维（2D）顶接触和一维（1D）边接触——与 hBN 上的石墨烯相接触的应变构型。我们表明顶接触会沿两条相对引线在石墨烯层中诱导应变，从而在器件沟道中产生复杂应变图样。相反，边接触未显示出此种应变图样。有限元建模模拟被用于确认所观测到的应变图样是由夹紧于石墨烯上的金属接触的机械作用所产生。热退火被显示可降低整体掺杂同时增加整体应变，表明石墨烯与 hBN 之间的相互作用增强。令人惊讶的是，我们发现两种接触构型导致石墨烯/hBN 超晶格中不同的扭转角，而这些扭转角在热退火后收敛至同一数值。该观测证实了石墨烯/hBN 超晶格在存在应变梯度时的自锁定机制。我们的实验可能对基于异质结构的未来电子器件的发展具有深远影响，并为在二维材料中诱导复杂应变图样提供了一种新机制。