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运输属性

运输属性

格子不匹配在石墨烯中开辟了一个带隙

07 May 2014 安娜德明
莫尔é模式在石墨烯-HBN样本中

Andre Geim和Kostya Novoselov在曼彻斯特大学的团队发现了一种改进石墨烯电子特性的新方法。物理学家表明,当石墨烯在六边形基板上生长时,其晶体结构的小变化导致材料中的间隙开口’S电子能带。他们还发现以这种方式生长的石墨烯可以存在于替代结构中,其中带间隙要小得多。结果可以指向控制基于石墨烯的设备的电子特性的激动人心的新方法。

Graphene是一种蜂窝状的碳,只有一个原子厚,由Geim和Novoselov于2004年首次孤立。石墨烯有丰富的令人迷人的电子特性,其中许多是因为它是具有零能量间隙之间的零能量和传导带之间的事实而产生的。频带如何满足的一个重要结果是导通电子以极高的速度通过石墨烯行进。这意味着材料可用于创建极快的电子设备。

但是存在一个重要的障碍:诸如晶体管的电子设备依赖于诸如硅的半导体具有非零带隙的事实。因此,设备开发人员的挑战是创建具有带隙的图形的修改版本。已经探索了一些计划–包括施加电场,添加化学杂质或改变石墨烯的结构–但没有人已经证明是理想的。

莫尔é superlattices

在这项最新研究中,曼彻斯特队在六边形氮化物(HBN)上看了Graphene,其具有与石墨烯非常相似的晶格。当两个格子以某种方式覆盖时,莫尔é创建超晶图(见图)。与这种超晶格相关的周期性潜力导致若干新的和有趣的电子现象在石墨烯中发生,包括HofStadter’s butterfly (see: “Hofstadter’S蝴蝶在石墨烯中发现”)。

现在团队已经添加了“the commensurate–无偿过渡”到有趣现象的名单。在相称状态下,石墨烯中的碳原子之间的距离增加了约1.8%,使得晶格与HBN的差异完全匹配。当两个格子在莫尔中的两个或多或少对齐时发生这种情况é结构体。然而,如果该对准仅为一定程度,则该结构存在于所得的状态,其中石墨烯采用其天然原子间距。

“尽管在HBN衬底上旋转石墨烯片非常困难,但是我们通过在不同角度下制作许多样品并测试每个样品来克服这个问题,”解释曼彻斯特 凝聚态物理组.

孤子和菌株

该团队还包括来自中国,荷兰,俄罗斯和日本的研究人员,通过测量石墨烯表面的应变来映射相称和不称除的国家的位置。“在相应状态下,应变分布变得非常突然,” adds Woods. “这是因为必须有一个域壁网络[上图中标记为黄色],在拉伸区域之间也称为孤子,在拉伸区域λ。”

然后,该团队测量了相称和不称除样品的电子性质。在前者中,它发现了一个相对较大的带隙,并且在后者中的间隙较小。该团队认为这可以解释为什么先前石墨烯-HBN的研究通常导致频带隙的值相互冲突。

除了清除围绕带隙的价值的困惑之外,伍兹认为,研究已经确定了一种新的和令人兴奋的方式来控制和微调石墨烯装置的电子性质。

研究描述了 自然物理学.

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