由h-BN衬底内扭转界面产生的二维材料普适超晶格势
介观与纳米尺度物理
2021-04-14 v1
摘要
二维材料中的横向超晶格正成为探索新奇量子现象的有力平台，其可通过与另一层形成moiré图案的邻近耦合来实现。然而，这种方法具有侵入性、材料特异性，且需要小的晶格失配和合适的能带对齐，主要局限于石墨烯和过渡金属硫族化合物(TMDs)。反平行(AA')堆垛序的六方氮化硼(h-BN)一直是不可或缺的基本构建块，作为实现高质量范德瓦耳斯器件的介电衬底和覆盖层。近来对Bernal(AB)堆垛的平行对齐h-BN也产生了兴趣，其中反演和镜像对称性的破缺导致面外电极化，其符号由层间平移控制。本文表明，h-BN衬底或覆盖层内近平行界面处的横向图案化电极化可被利用，以非侵入方式在一般二维材料中产生普适超晶格势。通过第一性原理计算对单层MoSe2、黑磷以及此类h-BN衬底上的反铁磁性MnPSe3进行了可行性验证。势强度可达200 meV，可通过选择目标材料距h-BN中界面的垂直距离在该范围内定制。我们还发现了h-BN表面可观的面外电场，其可实现TMD双层中层间激子以及偶极分子超晶格势。该思想进一步推广到受扭转作用的AB堆垛h-BN薄膜，其相邻层均以一角度扭转，这使得势和场强可随薄膜厚度放大，并饱和至具有手性结构的准周期势。
引用
@article{arxiv.2011.03933,
title = {Universal superlattice potential for 2D materials from twisted interface inside h-BN substrate},
author = {Pei Zhao and Chengxin Xiao and Wang Yao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.03933},
year = {2021}
}