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北京師范大學Lin He等--石墨烯/過渡金屬二碳化物異質結構中間隔散射誘導的電子密度的穩健和遠距離超周期性觀察
       二維(2D)h-BN和過渡金屬二氯化物(TMDs)被廣泛用作石墨烯的基底,因為它們是絕緣的,原子上是平的,沒有懸空的鍵。通常,人們認為這種絕緣基底不會影響石墨烯的電子特性,特別是當它們之間產生的摩爾紋相當小的時候。在這里,我們對摩爾紋周期小于1納米的石墨烯/TMD異質結構的電子特性進行了系統研究,我們的結果揭示了石墨烯的電子特性對二維絕緣襯底的意外敏感性。我們證明了石墨烯中存在一個強大的、長距離的電子密度的超周期性,它來自于石墨烯/TMD異質結構中石墨烯的兩個谷地之間的電子散射。通過使用掃描隧道顯微鏡和光譜學,在每一個石墨烯/TMD異質結構中都直接成像了三種不同原子尺度的電子密度模式。
 
圖1. 石墨烯/TMD異質結構中大尺度的√3×√3 R30°電子密度。(a) 器件結構:單層石墨烯被放置在大塊二維TMD上,然后石墨烯/TMD異質結構被放置在SiO2/Si基底上。(b) 石墨烯/Se2異質結構的原子分辨STM圖像和STS圖(在V = 40 mV,I = 30 pA時測量),石墨烯和Se2之間的扭曲角為49.3°。√3 × √ 3 R30°電子密度和石墨烯晶格的單元格分別用紅色和黃色的鉆石標記。(c) (b)面板中的STS圖的FT。黃色、白色和綠色的圓圈分別是石墨烯、Se2和石墨烯/Se2的莫雷布拉格峰位置。六個紅色圓圈是在√3×√3 R30°電子密度的波長處。(d) 通過石墨烯和√3 ×√3 R30°電子密度峰的切線,由(c)中FT中的箭頭表示。√3 × √3 R30°的電子密度峰與石墨烯峰一樣尖銳。(e) 原子解析STS圖顯示了六個不同的石墨烯/TMD異質結構中的 "Y "形電子密度。dI/dV圖是在STM反饋打開的情況下進行的。測量的能量為167meV(G/WSe2,θ=20.6°),225meV(G/WSe2,θ=0.0°),38meV(G/WSe2,θ=54.5°),223meV(G/WSe2,θ=49.3°),80meV(G/WS2,θ=18.7°),以及-8meV(G/WS2,θ=15.7°)。紅色和黃色的鉆石分別代表了電子密度和石墨烯的單元格。
 
圖2. 石墨烯/TMD異質結構中不同的√3×√3 R30°電子密度鍵紋理。(a,b,c)在20.6°石墨烯/Se2異質結構中觀察到的 "Y "形、互補 "Y "形和 "M "形電子密度。(d,e,f) 在15.6°的石墨烯/WS2異質結構中觀察到的 "Y "形、互補 "Y "形和 "M "形訂單。紅色鉆石和黃色鉆石分別代表了√3×√3 R30°電子密度和石墨烯晶格的單元格。
 
圖3. 開啟和關閉石墨烯中的√3×√3 R30°電子密度。(a) 具有兩種不同距離的石墨烯/TMD異質結構的示意圖。一個STM尖端脈沖可以局部調整石墨烯和TMD之間的距離。(b) 扭曲角為49.3°的弱耦合石墨烯/Se2異質結構的dI/dV光譜。由電子-光子耦合引起的費米水平附近有一個明顯的差距。插圖:d2I/dV2光譜。在60 mV和-60 mV有一個峰值和一個凹陷。(c) 當石墨烯被調整為與Se2強耦合時,在(b)面板的相同位置記錄的dI/dV光譜。插圖:d2I/dV2光譜。(d,e) 分別為弱耦合和強耦合情況下的石墨烯/Se2異質結構的原子分辨STS圖。石墨烯晶格的周期在(d)中很明顯,顯示為黃色鉆石。在(e)中,√3×√3 R30°電子密度的單元格由紅色鉆石標記。(f,g) (d,e)面板中的STS圖的FT。黃色、白色、綠色和紅色的圓圈分別是石墨烯、WSe2、石墨烯/WSe2摩爾紋和√3 ×√3 R30°電子密度的布拉格峰位置。在(e,g)面板中,關于摩爾紋的信息被過濾掉了。
 
        相關研究成果由北京師范大學Lin He等人2023年發表在Nano Letters (https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c04957)上。原文:Observation of Robust and Long-Ranged Superperiodicity of Electronic Density Induced by Intervalley Scattering in Graphene/Transition Metal Dichalcogenide Heterostructures。

轉自《石墨烯研究》公眾號
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