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          石墨烯中不同色散類型能帶實現(xiàn)選擇性調(diào)控

          2024-08-09 08:56:00

          來源:科技日報

          原標(biāo)題:石墨烯中不同色散類型能帶實現(xiàn)選擇性調(diào)控

          記者8日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校物理系中國科學(xué)院強耦合量子材料物理重點實驗室曾長淦教授等與國內(nèi)外同行合作,利用精心設(shè)計的人工籠目超晶格勢場,成功實現(xiàn)了石墨烯中不同色散類型能帶的選擇性調(diào)控。相關(guān)研究結(jié)果于6日發(fā)表在美國《物理評論快報》上,文章入選編輯推薦,并被美國物理學(xué)會旗下在線新聞網(wǎng)站“物理”選為精選報道。

          能帶結(jié)構(gòu)是決定固體材料電子特性的基礎(chǔ),如何實現(xiàn)能帶結(jié)構(gòu)的按需設(shè)計與調(diào)控,一直是凝聚態(tài)領(lǐng)域不懈追求的目標(biāo)。二維材料具有靈活的柵壓可調(diào)性以及易于構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)的屬性。利用微納加工方式對二維材料施加周期型柵壓,可以構(gòu)筑人工電子超晶格,從而實現(xiàn)類似于摩爾勢場的能帶調(diào)控作用。而且,相較于摩爾超晶格,人工電子超晶格的晶格圖案、對稱性以及勢場強度均具有更靈活的可調(diào)性,這為實現(xiàn)新型能帶調(diào)控及物態(tài)設(shè)計提供了一個新的、更具可控性的研究平臺。

          此次,研究人員精心設(shè)計了一種具有籠目晶格形式的人工電子超晶格。實驗及理論研究表明,在人工籠目勢場作用下,石墨烯能帶中出現(xiàn)了線性色散能帶和無色散平帶等不同類型的能帶分量。平帶分量的電子態(tài)局域在超晶格格點處,而線性色散能帶分量的電子態(tài)更加彌散,因此平帶分量更容易被人工超晶格結(jié)構(gòu)中的局域柵壓調(diào)控。當(dāng)增強人工勢場強度時,平帶分量的移動速度明顯高于線性色散能帶分量,從而導(dǎo)致了實驗上觀測到的本征狄拉克能帶的抑制以及衛(wèi)星狄拉克能帶的增強。另一方面,在垂直磁場的作用下,由于磁場勢與超晶格勢的競爭,本征狄拉克能帶重新占據(jù)主導(dǎo)作用。

          研究人員表示,該研究成果提供了一種全新的原位能帶調(diào)控手段,并深入理解了人工超晶格勢場作用下能帶演化的動力學(xué)過程。新聞網(wǎng)站“物理”精選報道中,評價該工作“為能帶結(jié)構(gòu)的按需設(shè)計奠定了基礎(chǔ)”。(記者吳長鋒)

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