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扭曲三层石墨烯中关联态和超导性的观察

纳米技术 2022-08-02 23:58:08

由Phys的Ingrid Fadelli创作

(同organic)有机 信用:张等

当两层石墨烯或其他二维(2D)材料以小角度错位堆叠在一起时,每层产生的晶格在空间上“不同步”

这导致了一种被称为莫尔超晶格的独特结构模式

近年来,许多物理学家一直在研究莫尔超晶格的性质和特性,因为他们被发现对新量子技术的发展特别有希望

这些研究大多集中在扭曲双层石墨烯上,这种材料由两层石墨烯堆叠而成,并以小的扭曲角度旋转

明尼苏达大学和哈佛大学的研究人员最近进行了一项研究,调查扭曲的三层石墨烯的性质,石墨烯由三层堆叠的石墨烯组成,具有两个连续的小扭曲角

他们发表在《物理评论快报》上的论文提供了相关绝缘状态的证据和材料中超导性的传输特征

进行这项研究的研究人员之一王柯告诉《物理》杂志说:“此前已经证明,扭曲的双层石墨烯可以通过精确调整扭曲角度而变成超导材料。”

(同organic)有机

“扭曲的双层在材料参数和静电学方面是高度可调的,这使得对理解相关电子物理有了新的见解,并有望实现新的潜在量子电子应用

" 通过添加第三层石墨烯,王和他的同事们产生了一种结构,他们称之为“莫尔条纹”超晶格

然后,他们检查了这个结构,并试图更好地理解它的属性和特征

“我们最近的工作增加了第三层石墨烯,形成扭曲的三层,”王解释说

“第1-2层和第2-3层的两个超晶格再次‘不同步’,产生了更高阶的超晶格,我们称之为‘云纹超晶格的云纹’

然后我们将系统冷却到低温(10mK - 20K)并研究其电子传输行为

" 扭曲三层石墨烯中的高阶“莫尔超晶格的莫尔条纹”显示出高度复杂的物理性质,包括结构和电子性质

例如,这种材料在极低的电子密度(~ 1010 cm-2)下表现出超导性的传输特征,比以前论文中报道的电子密度小两个数量级

“我们的实验结果也为理解石墨烯中的超导性提供了重要的新线索,”王说

“以前人们认为,在石墨烯中产生超导性之前,电子需要被能量隔离,但我们的实验似乎表明并非如此

" 在未来,这组研究人员研究的新材料可能被证明对新技术的制造非常有价值,特别是量子电子和计算平台

此外,王和他的同事们收集的发现可以启发其他研究团队也研究扭曲的三层石墨烯或其他可能产生“莫尔条纹”超晶格的其他体系的潜力

“我们展示的材料可能是一种有前途的原子级清洁超导体,可以用极低的载流子密度变化进行静电调谐,这对未来的量子电子器件是可取的,”王补充说

“为了更好地理解它的潜在应用,我们现在计划使用各种显微技术研究扭曲三层石墨烯的结构特性,并制造栅极定义的纳米结构来探测和操纵系统可能产生的新量子现象

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