【复合材料信息】石墨烯中不同的散射类型可以实现选择性调节

08-14 07:40

与国内外同行合作，中国科学院强耦合量子材料物理重点实验室曾长达教授，成功实现了石墨烯中不同散射类型带的选择性调控。相关研究结果于6日在美国《物理评论快报》上发表，文章被美国物理协会旗下在线新闻网站“物理”选为首选报道。

能带结构是决定固体材料电子特性的基础，如何按需设计和调节能带结构，一直是凝聚态领域不懈努力的目标。二维材料具有灵活的栅压可特性和易于构建异质结的特性。采用微纳加工方法对二维材料施加周期型栅压，可以构建人工电子超晶格，从而实现与摩尔势场相似的带调节功能。而且，与摩尔超晶格相比，人工电子超晶格的晶格图案、对称性和势场强度更加灵活，为实现新的能带调控和物态设计提供了一个新的、可控的研究平台。

这一次，研究人员精心设计了一种具有笼目晶格的人工电子超晶格。实验和理论研究发现，在人工笼目势场的影响下，石墨烯能带中出现了不同类型的能带重量，如线性散射能带和无散射平带。平带重量的电子状态局域在超晶格格点，而线性散射能带重量的电子状态更是弥漫，因此平带重量在人工超晶格结构中很容易被局域格栅压力所控制。当人工势场强度增强时，平带重量的移动速度明显高于线性散射能带重量，导致实验中观察到的狄拉克能带的抑制和卫星狄拉克能带的增强。另外，由于磁场形势与超晶格局的竞争，在垂直磁场的作用下，本征狄拉克可以再次占据主导地位。

研究人员表示，研究成果提供了一种全新的原点，可以带来调控手段，深刻理解了人工超晶格局影响下可以带来演变的动力学过程。在新闻媒体“物理”优化报道中，对该工作的评价“为能够带来结构的按需设计奠定了基础”。