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这个异质结,登上Nature Materials!

纳米人  · 公众号  ·  · 2025-05-08 11:21

正文

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技术方案:

1、展示了 石墨烯(GG)与六方氮化硼(hBN)晶格的三种局部堆叠顺序

作者展示了GG与hBN的三种堆叠顺序,即使在偏离刚性晶格公度条件的扭曲角下,大面积AAB堆积依然存在,表明存在弛豫机制使莫尔条纹自对准。

2、分析并计算了莫尔晶格常数

通过小角度近似计算莫尔晶格常数,STM形貌和FFT分析显示1:1相称晶体的三角晶格和莫尔波长。部分晶体因应变偏离理论值。

3、通过绘制相图表明存在自对准现象

作者将数据集按 [L GG , L GBN ] 相图分类,表明存在自对准现象。这种自对准涉及面内应变,均匀改变了石墨烯和 hBN 的晶格失配。

4、探究了莫尔自对准机制

作者通过半经典模型解释自对准机制,发现120°全局自对准在能量上更有利,实验结果与理论高度匹配。

5、揭示了不同晶体结构的局部电子性质

作者展示了莫尔晶体、莫尔晶间晶体(MIC)和莫尔准晶体(MQC)的STS测量结果,揭示了不同晶体结构的丰富电子性质。


技术优势:

1、揭示了一种意想不到的自对准机制

在研究六方氮化硼(hBN)上的扭曲双层石墨烯时,理论上仅应在特定扭转角下存在的1:1相称晶体,却在较宽的扭转角范围内被观察到。这揭示了一种意想不到的自对准机制,为制备高质量莫尔结构提供了新的可能性。

2、发现了一类独特的可调谐准周期结构

作者通过叠加三种不同的原子晶体,发现了一类独特的可调谐准周期结构,包括莫尔准晶体(MQCs)和莫尔晶间晶体(MICs)。这种结构丰富多样,且可通过调整扭转角实现周期和准周期晶体的调控,为探索准周期晶体的独特电子性质提供了一个合成平台。


技术细节

GG和GBN双莫尔图案

作者 展示了石墨烯(GG)的AA位点与六方氮化硼(hBN)晶格之间的三种局部堆叠顺序 :AAB(与B原子对齐)、AAN(与N原子对齐)和AAC(与hBN晶胞中心对齐)。通过扫描隧道显微镜(STM)成像,GG的AA堆积形成亮点,而GBN的CB堆积形成暗点。1:1相称晶体中,所有GBN位点与AA位点重合,呈现无暗点的三角晶格。研究发现,即使在偏离刚性晶格公度条件的扭曲角下,大面积连续AAB堆积依然存在,表明存在弛豫机制使莫尔条纹自对准。第一性原理计算显示,AAB构型能量最低,STM扫描结果也支持这一结论,即AAB堆叠顺序在实验中更稳定。







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