中国科大在人工笼目超晶格中实现色散选择型能带调控

　　近日，中国迷信技能年夜学曾长淦传授、范晓东特任副研究员与武汉年夜学袁声军传授，和西班牙Imdea Nanociencia研究所Francisco Guinea传授、博士后詹真互助，哄骗精心设计的人工笼目超晶格势场，完成了石墨烯中没有同色散类型能带的抉择性调控。相干研究成果于8月6日颁发正在权势巨子物理期刊《物理评论快报》上，文章入选编纂保举（Editors’ Suggestion），并被美国物理学会旗下正在线新闻网站“物理（physics.aps.org）”以“Electronic Bands Get a New Tuning Knob（电子能带得到新的调控手腕）”为题，举行了精选报导（Featured in Physics）。

图示：人工笼目超晶格示用意。

　　能带布局是决议固体资料电子特征的根蒂根基，怎样完成能带布局的按需设计与调控不断是凝聚态范畴没有懈寻求的方针。二维资料因为具备矫捷的栅压可调性和易于修筑异质结的属性，为能带调控研究注入了新的活气。此中最典型的例子即正在转角石墨烯系统中，哄骗层间摩尔势场胜利修筑了无色散平带，并观测到了联系关系绝缘态、很是规超导、量子变态霍尔效应等。另外一方面，哄骗微纳加工体式格局对二维资料施加周期型栅压可以修筑“人工电子超晶格”，从而完成近似于摩尔势场的能带调控作用。并且，相较于摩尔超晶格，人工电子超晶格的晶格图案、对称性和势场强度均具备更矫捷的可调性，为完成新型能带调控及物态设计供给了一个新的、更具可控性的研究平台。

　　近期，研究团队精心设计了一种具备笼目晶格情势的人工电子超晶格，完成了石墨烯能带布局中没有同色散类型重量的抉择型调控。经试验及实践研究发明，正在人工笼目势场作用下，石墨烯能带中泛起了线性色散能带以及无色散平带等没有同类型的能带重量。平带重量的电子态局域正在超晶格格点处，而线性色散能带重量的电子态越发弥散，是以平带重量更易被人工超晶格布局中的局域栅压调控。当加强人工势场强度时，平带重量的挪动速率较着高于线性色散能带重量，从而招致了试验上观测到的本征狄拉克能带的按捺和卫星狄拉克能带的加强。另外一方面，正在垂直磁场的作用下，因为磁场势与超晶格势的竞争，本征狄拉克能带从头占领主导作用。该事情供给了一种全新的原位能带调控手腕，并对人工超晶格势场作用下能带演变的能源学历程举行了深切的懂得。新闻网站“物理（physics.aps.org）”精选报导中评估到，该事情“为能带布局的按需设计奠基了根蒂根基（laying the groundwork for on-demand electronic band design）”。

　　图示：(a)人工笼目超晶格及色散抉择型能带调控示用意；(b)超晶格能带中的线性色散能带重量（D1、D2）及平带重量（F1–F4）；(c)跟着超晶格势场调制，本征狄拉克能带（IPD）消散，卫星狄拉克能带（SDP）加强。

　　中国科年夜博士生汪帅、西班牙Imdea Nanociencia研究所博士后詹真以及中国科年夜范晓东特任副研究员为文章配合第一作者，中国科年夜曾长淦传授、武汉年夜学袁声军传授、Imdea Nanociencia研究所Francisco Guinea传授以及中国科年夜范晓东特任副研究员为论文配合通信作者。上述研究事情获得了国度天然迷信基金委、科技部、中国迷信院和安徽省的赞助。

　　文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.066302

　　Physics精选报导：https://physics.aps.org/articles/v17/s92