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徐楠课题组发表Physics Review B

作者:     点击:       时间:2021-12-13

祝贺徐楠课题组吴春龙、万强、彭操在物理学期刊Physics Review B上发表题为"Observation of high-order moiré effect and multiple Dirac fermions replicas in graphene-SiC heterostructure"的文章。

转角石墨烯中出现的一系列丰富新奇的物理现象,使得如何设计莫尔超结构以实现更高性能的材料以及探寻莫尔效应中的物理本质成为热门研究领域。然而之前的研究之中,所有的莫尔效应集中于一阶莫尔效应,也就是晶格常数相差较小且拥有较小的转角。这限制了莫尔超晶格的应用以及进一步发展。

在SiC-Graphene超结构中,我们通过角分辨光电子能谱研究其电子结构。实验发现了即使SiC衬底与石墨烯之间晶格常数相差较大,且拥有30°的转角,仍然有莫尔效应的存在。如图1(a)所示。我们在石墨烯的第一布里渊区中观察到了一系列复制的狄拉克型能带,分别用能带α,能带β,能带γ,能带δ,能带ϵ_1表示,我们可以看到复制的狄拉克型能带与石墨烯本征的能带具有相似的结构。受限于实验室氦灯分辨率及强度的影响,我们无法进一步分析复制带与本征能带之间的具体关系。图1(h)表示了复制狄拉克型能带α和 β与石墨烯本征能带κ之间具有不同的手性。

接着,我们尝试用理论解释了在如此大的转角与晶格差异下,为何SiC-Graphene中仍然存在莫尔效应。蓝色六角晶格代表石墨烯倒空间布里渊区,红色六角晶格代表SiC倒空间布里渊区,紫色,黄色与蓝色三角分别表示初始狄拉克型能带受到1阶,2阶,3阶莫尔效应,并最终产生复制狄拉克型能带。我们比较了实验得到的复制狄拉克型能带位置以及理论计算得到的位置,发现能很好的吻合,证明了高阶莫尔效应的存在。高阶莫尔效应的发现为设计莫尔超晶格材料探寻新奇物理现象提供了更多可能。

相关链接:PHYSICAL REVIEW B 104, 235130 (2021)