研究描述了單層石墨烯的面外電介質(zhì)極化率如何影響雙層石墨烯的靜電學(xué)Bernal (BLG) 和扭曲 (tBLG)。 研究使用密度泛函理論計(jì)算的極化率值與先前公布的 BLG 中靜電控制層間不對(duì)稱電位的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和 tBLG 中的層上密度分布數(shù)據(jù)的輸出進(jìn)行比較。 結(jié)果表明，tBLG 中的單層通過極化率 α
exp= 10.8 Å
3 和有效的面外電介質(zhì)磁化率 ?
z= 2.5 得到了很好的描述，包括它們?cè)诹愦艌?chǎng)下的層上電子密度分布和在量化磁場(chǎng)時(shí)的層間朗道能級(jí)釘扎。
圖1. (a) 說明每個(gè)單層的介電極化率如何進(jìn)入雙層靜電分析的草圖。 (b) tBLG 中的特征電子色散（此處，θ = 3°；u = 100 meV）。 頂層/底層的電子態(tài)幅度用紅色/藍(lán)色表示。 (c) 單門 tBLG 中的微谷載流子密度 n
κ/κ' 為魔角范圍外的各種錯(cuò)位角計(jì)算，與對(duì)應(yīng)于SdHO的密度相比，在具有未知扭曲角的 tBLG 薄片中測(cè)量（黑點(diǎn)）。
圖 2. (a) 具有 30° 扭轉(zhuǎn)角的雙門控 tBLG 的電阻圖，使用 ?
z= 2.5 和 d = 3.44 Å（左）計(jì)算并測(cè)量（右）作為總載流子密度 n 的函數(shù)，和垂直位移場(chǎng) D，在 B = 0 和 T = 2 K。 (b) 在 B = 2 T 的 30° tBLG 中計(jì)算的釘扎 LLs（左）和測(cè)得的電阻 ρxx（右）的狀態(tài)密度 ，繪制為位移場(chǎng)和填充因子的函數(shù)。明亮的區(qū)域?qū)?yīng)于標(biāo)記的 N
t/N
bLL 釘扎條件。
圖 3. 未摻雜 BLG 中的層間不對(duì)稱電位（虛線）和帶隙（實(shí)線），使用不同的 ?
z= 1（綠色）、2.6（藍(lán)色）和 2.35（紅色）值自洽計(jì)算，并與參考文獻(xiàn)中的傳輸間隙（圓圈）和光學(xué)間隙（十字）進(jìn)行比較。 在這里，研究使用 v = 10.2·10
6m/s，γ
1= 0.38 eV，v
3=1.23 ·10
5m/s，v
4= 4.54·10
4m/s，δ= 22 meV，d = 3.35 Å。虛線顯示使用 γ
1= 0.35 eV 和相同的其他參數(shù)計(jì)算的間隙值。草圖顯示了四個(gè) BLG 帶（間隙下方 1,2 和間隙上方 3,4），突出顯示了 u 和 Δ 之間的微小差異。
相關(guān)科研成果由曼徹斯特大學(xué)Sergey Slizovskiy和Aitor Garica-Ruiz等人于2021年發(fā)表在Nano Letters（https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02211）上。原文：Out-of-Plane Dielectric Susceptibility of Graphene in Twistronic and Bernal Bilayers。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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