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算的極化率值與先前公布的 BLG 中靜電控制層間不對稱電位的實驗數(shù)據(jù)和 tBLG 中的層上密度分布數(shù)據(jù)的輸出進行比較。 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，包括它們在零磁場下的層上電子密度分布和在量化磁場時的層間朗道能級釘扎。
圖1. (a) 說明每個單層的介電極化率如何進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位角計算，與對應(yīng)于SdHO的密度相比，在具有未知扭曲角的 tBLG 薄片中測量（黑點）。
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）計算并測量（右）作為總載流子密度 n 的函數(shù)，和垂直位移場 D，在 B = 0 和 T = 2 K。 (b) 在 B = 2 T 的 30° tBLG 中計算的釘扎 LLs（左）和測得的電阻 ρxx（右）的狀態(tài)密度 ，繪制為位移場和填充因子的函數(shù)。明亮的區(qū)域?qū)?yīng)于標記的 N
t/N
bLL 釘扎條件。
圖 3. 未摻雜 BLG 中的層間不對稱電位（虛線）和帶隙（實線），使用不同的 ?
z= 1（綠色）、2.6（藍色）和 2.35（紅色）值自洽計算，并與參考文獻中的傳輸間隙（圓圈）和光學(xué)間隙（十字）進行比較。 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)計算的間隙值。草圖顯示了四個 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
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