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Cómo pequeñas desalineaciones en el grafeno encapsulado conducen a una fuerte modificación de sus propiedades electrónicas

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29 de enero de 2020 (Proyector Nanowerk) Investigadores de la Universidad de Amberes explican cómo un orden superior supermoiré Las modulaciones periódicas debidas a la encapsulación de grafeno entre nitruro de boro hexagonal afectan las propiedades electrónicas y estructurales del grafeno, como se reveló en tres experimentos independientes recientes. Alta calidad grafeno Las muestras son de gran importancia para obtener y explotar sus propiedades descritas teóricamente. La utilización de un sustrato adecuado reduce la ondulación y mejora las propiedades limitadas del grafeno de otro modo. El nitruro de boro hexagonal (hBN) es una opción especialmente buena, ya que conserva perfectamente la estructura del grafeno, al tiempo que proporciona una superficie aislante plana. Aún así, esto se aplica solo si las dos monocapas están desalineadas. De lo contrario, la interacción de van der Waals induce una relajación estructural en la escala del patrón muaré formado entre las dos capas y modifica las propiedades electrónicas debido a la perturbación muaré periódica. Se aplican argumentos similares si el grafeno está encapsulado y estrechamente alineado con dos capas de hBN. En este caso, el efecto se mejora ya que se espera que contribuyan ambas capas. Además, una alineación cercana, del orden de 0.5 grados, entre las capas es responsable de la aparición de una nueva forma de modulación periódica supermoiré, que altera el grafeno en una escala espacial mayor, pero en una escala energética menor. La observación experimental reciente de tales efectos es consecuencia de mejoras significativas en las técnicas de manipulación experimental y, entre otras, la posibilidad de rotar capas individuales con alta precisión (Wang et al.2019a; Wang et al.2019b; Finney et al.2019 - ver referencias al final de este artículo). Relajación de enlaces en la capa de grafeno, dentro de la celda de la unidad supermoire (arriba) y un esquema de la heteroestructura hBN / graphene / hBN (abajo) Relajación de enlaces en la capa de grafeno, dentro de la celda unitaria del supermoire (arriba) y un esquema de la heteroestructura hBN / grafeno / hBN (abajo). En su artículo reciente publicado en Nano Letters ("Moiré doble con un toque: supermoiré en grafeno encapsulado"), Anđelković y col. revelan bajo qué condición aparece el efecto supermoiré y cómo altera las propiedades estructurales y electrónicas del grafeno. Muestran, a partir de una heteroestructura rígida de hBN / grafeno / hBN, cómo el supermoiré aparece como una simple consideración geométrica. Además, demuestran que se espera que los efectos de relajación en las tres capas mejoren los efectos sobre la estructura de la banda electrónica. Las modificaciones inducidas por el supermoiré son significativas: aparecen nuevas subbandas planas de baja energía y puntos de Dirac, con un fuerte efecto sobre las propiedades de transporte electrónico. En la mayoría de las configuraciones, los puntos de Dirac están separados, mientras que se espera que las bandas planas mejoren las correlaciones electrón-electrón. "Estos nuevos grados de libertad de torsión en heteroestructuras están abriendo nuevas direcciones de investigación fundamentales en el grafeno, donde se espera que las fuertes correlaciones electrónicas complementen las propiedades ya superlativas del grafeno", dijo el Dr. Lucian Covaci. "El conjunto de simulaciones numéricas multiescala desarrollado por el equipo de la Universidad de Amberes permite modelos más realistas, lo que a su vez permitirá una comparación más directa con las observaciones experimentales", dijo el Dr. Miša Anđelković, co-desarrollador de encuadernación, el software de código abierto estrictamente vinculante que hizo posibles las simulaciones. Con una nueva luz sobre la comprensión de comportamientos más complejos e interferentes de heteroestructuras de van der Waals Es posible sintonizar finamente las propiedades electrónicas del grafeno y alcanzar regímenes donde los fenómenos inducidos por torsión, como las bandas planas o la aparición de mini-espacios, se revelan con mayor claridad.

Referencias

NR Finney y col. (2019). "Simetría de cristal sintonizable en heteroestructuras de nitruro de boro-grafeno con superredes de muaré coexistentes". In: Nat. Nanotecnol 14.11, págs. 1029-1034. L. Wang y col. (2019a). "Nueva generación de superredes Moiré en heteroestructuras doblemente alineadas hBN / grafeno / hBN". In: Nano Letón. 19.4, págs. 2371-2376. Z. Wang y col. (2019b). “Redes compuestas de súper moiré en heteroestructuras de grafeno doblemente alineadas”. In: ciencia Adv. 5.12, eaay8897. Fuente: Proporcionado por la Universidad de Amberes.

Fuente: https://feeds.nanowerk.com/~/617308944/0/nanowerknanotechnologyspotlight~How-tiny-misalignments-in-encapsulated-graphene-lead-to-a-strong-modification-of-its-electronic-properties. php

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