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洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的QuanSheng Wu和Oleg V. Yazyev課題組,哈佛大學(xué)的Alex J. Kruchkov課題組--扭曲的兩層雙層石墨烯的莫爾條紋
     我們研究了扭曲的兩層雙層石墨烯(TDBG),它是由兩個AB堆疊的雙層石墨烯相對于彼此旋轉(zhuǎn)一個小角度組成的四層系統(tǒng)。我們的ab initio帶結(jié)構(gòu)計算顯示,在我們分配給本征對稱極化(ISP)的電荷中性點處,存在相當(dāng)大的能隙。 然后,我們將ISP效應(yīng)引入到緊密綁定參數(shù)化中,并對TDBG模型執(zhí)行計算,該模型包括低至非常小的扭曲角的晶格弛豫效應(yīng)。我們確定了圍繞魔角的一個狹窄區(qū)域,該區(qū)域的特征是即使在沒有外部電場的情況下,也能從其他狀態(tài)中漏出許多明顯平坦的帶。為了了解TDBG中魔角的基本來源,我們構(gòu)建了一個連續(xù)模型,該模型指向與扭曲的雙層石墨烯模型隱藏的數(shù)學(xué)鏈接,從而表明能帶平坦化是TDBG的基本特征,而不是外磁場的結(jié)果。
 
Figure 1. (a)構(gòu)型示意圖。(b)θ=21.8°(m=1)TDBG的倒數(shù)晶格(黑點)和微型布里淵區(qū)(灰色六邊形)。
 

Figure 2. 使用DFT計算的(a)θ=5.09°和(b)θ=2.45° TDBG模型的能帶結(jié)構(gòu),考慮到緊密結(jié)合模型(TB)和固有極化效應(yīng)的緊密結(jié)合模型(TB+ISP)
 

Figure 3. 使用TB+ISP模型計算的(a)θ=2.54°和(b)θ=1.30°的剛性和松弛TDBG的能帶結(jié)構(gòu)。(c-e)帶隙Δgap、Δe和Δh分別取決于(f)帶寬EW和(g)扭轉(zhuǎn)角θ上Γ點間隙ΔΓ
 

Figure 4. 從具有晶格弛豫和ISP效應(yīng)的緊密結(jié)合模型(上排)和最小連續(xù)模型(下排)獲得的魔角θ=1.30°及其附近的TDBG的能帶結(jié)構(gòu)。
 
      相關(guān)研究成果于2020年由洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的QuanSheng Wu和Oleg V. Yazyev課題組,哈佛大學(xué)的Alex J. Kruchkov課題組,發(fā)表在Nano Lett.(doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b05117)上。原文:Moire? Flat Bands in Twisted Double Bilayer Graphene。

摘自《石墨烯雜志》公眾號:

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