Tuning electrical and optical anisotropy of a monolayer black phosphorus magnetic superlattice
从理论上研究了调制周期性垂直磁场对单层黑磷（磷烯）电子态和光吸收谱的影响。我们证明了不同的磷烯磁超晶格（PMS）取向可以产生不同的能谱，即，调谐固有电子各向异性。Rashba自旋轨道耦合（RSOC）将在该磷烯磁性超晶格中发展自旋分裂能量色散。各向异性的动量相关的载流子分布沿/垂直于磁条的证明，和这些奇异的属性，通过调整超晶格的几何形状，磁场和RSOC项（通过外部电场）的操纵系统地解决。相应地，我们在基态电子-空穴对跃迁速率谱和PMS取向依赖的各向异性光吸收谱中发现了亮-暗跃迁。这一特性为我们利用磁超晶格结构对磷烯的电子各向异性进行调制以及利用光学技术检测这种调制能力提供了一种可行的方法。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall
Topological valley plasmons in twisted monolayer-double graphene moiré superlattices
本研究将拓扑光子学与莫尔超晶格结合，理论证明小角度转角单层-双层石墨烯莫尔超晶格可作为谷保护等离激元的天然平台，其因畴区光导率差异形成完整带隙，具有非零谷陈数和抗谷间散射的边缘态单向输运特性。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Programmable, Spontaneous Superlattice Memory in a Monolayer Topological Insulator
Boston College（波士顿学院）；Emory University（埃默里大学）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Harvard University（哈佛大学）
研究在单层TaIrTe4中发现非易失超晶格记忆效应，通过电场调控电子态实现记忆存储，结合多种测量技术揭示了晶格和量子自旋霍尔电子的耦合机制。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic beam shifts in monolayer graphene superlattice
研究了单层石墨烯超晶格中一维方势垒周期势下广义Goos-Hänchen位移的电子模拟.研究发现，电子束在单层石墨烯超晶格中的横向位移在零- $\bar{k}$带边附近可以是正的，也可以是负的，这与布拉格带边附近的横向位移不同.这些负的和正的光束位移与狄拉克点密切相关。当满足条件$q_A d_A= -q_B d_B= m π$（$m=1,2,3...$）时，当入射能量高于狄拉克点时，可以控制光束位移从负到正，反之亦然。此外，零- $\bar{k}$间隙内的缺陷模可以极大地增强光束位移。这些有趣的现象可以在相对简单的光学装置中得到验证，并在石墨烯基电子波器件中具有潜在的应用。
2011-11-07 cond-mat.mes-hall
Zero-magnetic-field Hall effects in artificially corrugated bilayer graphene
设计电子能带结构的能力，以及更引人注目的是，获得物质的新奇异相的能力，一直是科学和技术进步的基石。扭曲范德华材料以形成莫尔超晶格是一种强大的范例，可以将石墨烯从正常的金属状态驱动到绝缘，超导或铁磁状态。在这里，我们提出了一种新的路线，以创建非平凡的能带结构，从而通过光刻图案化的应变（晶格变形）的物质的异国情调的阶段。该方法用于实现人工波纹双层石墨烯，其中实空间和动量空间伪磁场（Berry曲率）共存并且具有非平凡性质，即Berry曲率偶极子。这类新的凝聚态系统使我们能够观察到所谓的非线性反常霍尔效应和一种新型的霍尔效应，而不破坏时间反演对称性。这样的人工材料系统和我们的方法，非常规的电子状态可能会打开一条途径的几何和/或拓扑量子现象，以及在范德瓦尔斯晶体能带工程。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Mismatch Strain and Substrate Surface Corrugation on Morphology of Supported Monolayer Graphene
氧化物衬底上的石墨烯单层已经被证明具有优异的电荷迁移率和热传输，用于潜在的器件应用。形貌的改变对石墨烯的输运性质有很大的影响。在本文中，我们从理论上分析了氧化物衬底上的石墨烯单层的形态稳定性，受到范德华相互作用和面内失配应变。首先，我们定义的平衡分离和界面粘附能作为两个关键参数，表征一个平坦的单层和一个平坦的基板表面之间的范德华相互作用。通过微扰分析，预测了临界压缩失配应变，超过该临界压缩失配应变，石墨烯单层经历应变诱导的不稳定性，在完全平坦的表面上形成具有增加的振幅和减小的波长的波纹。当衬底表面不完全平坦时，石墨烯的形态取决于表面反射的振幅和波长。预测从共形（波纹状）到非共形（平坦）形态的过渡。分析了衬底表面粗糙度对石墨烯平衡平均厚度和界面结合能的影响。此外，通过考虑衬底表面的应变和失配应变，人们发现，而拉伸失配应变降低石墨烯的应变幅度，波纹衬底表面促进应变诱导的不稳定性下的压缩应变。这些理论结果表明，通过表面图案化和应变工程来控制氧化物衬底上的石墨烯单层的形态的可能手段。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley polarization and valleyresistance in monolayer transition metal dichalcogenides superlattice
操纵谷自由度来编码潜在谷电子器件的信息已经点燃了固态物理学的新方向。谷极电子学领域的一个重要的、基本的挑战是如何用实用的方法产生和调节谷极电流。在这里，我们发现了一个新的机制，产生谷极化在单层过渡金属二硫属化物超晶格，其中谷分辨间隙形成在超晶胞布里渊区边界和中心由于谷间散射。当入射电子的能量在间隙中时，可用的状态是谷极化的，从而从超晶格提供谷极化电流。我们表明，谷极化的方向和强度可以进一步调整通过改变施加的超晶格的潜力。对于4周期异质结，透射可以具有55%的净谷极化。此外，这样的串联的两个谷滤波器可以用作静电控制的巨谷电阻器件，表示与熟悉的巨磁阻器件对应的零磁场。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall
Approaching the absorption limit with monolayer semiconductor superlattices
本文通过将WS₂单层人工堆叠为超晶格，比较三种间隔层策略，将峰值吸收率从单层16%提升至四层超晶格36%透射对比度，证明单层超晶格是增强光-物质耦合和纳米光子器件的有效平台。
2024-02-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transport evidence of superlattice Dirac cones in graphene monolayer on twisted boron nitride substrate
二维（2D）材料中的强能带工程可以通过引入莫尔超晶格来实现，从而导致各种新的量子相的出现，这些量子相具有未来应用的潜力。目前，创造莫尔图案的作品主要集中在嵌入通道材料内部或通道与基板之间的扭曲上。然而，衬底材料内部的扭曲对未对准的沟道材料的影响却少得多。在这项工作中，我们报告了实现超晶格多狄拉克锥与共存的主狄拉克锥在单层石墨烯（MLG）在~0.14°扭曲双层氮化硼（tBN）衬底。输运测量揭示了三对超晶格狄拉克点周围的原始狄拉克锥，具有多个金属或绝缘状态周围的电荷中性点（CNP）的出现。位移场可调和电子-空穴非对称费米速度的温度依赖性的测量，以及无隙色散的超晶格狄拉克锥。MLG/tBN异质结中多狄拉克锥的实验观察得到了周期性莫尔势能带结构计算的支持。我们的研究结果揭示了使用扭曲基板作为一种通用的能带工程技术的二维材料，无论晶格匹配和晶体取向，这可能铺平了道路的一个新的分支twistronics的潜力。
2022-11-17 cond-mat.mes-hall
Graphene: Kinks, Superlattices, Landau levels, and Magnetotransport
本文综述了单层和双层石墨烯超晶格的研究进展。我们强调的准粒子的手性在产生新的狄拉克费米子模式与可调的各向异性速度在一维（1D）超晶格中的单层和双层石墨烯的作用。我们讨论了在宽范围的垂直（轨道）磁场的超晶格中的朗道能级和磁输运的结构。在单层石墨烯中，我们发现，轨道磁场可以扭转由超晶格势施加的各向异性的运输，这表明可能的开关型器件的应用。我们还考虑了局部的拓扑模式在一个扭结的电场施加垂直于双层石墨烯，并显示如何相互作用转换成两个波段的Luttinger液体与可调Luttinger参数。双层石墨烯中电场超晶格的能带结构（有或没有磁场）被示出自然地从这种拓扑模式的耦合阵列产生。我们简要回顾了二维超晶格的能带结构的一些结果。最后，我们讨论了最近的隧道和运输实验，并指出开放的问题。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall
Creation of moiré bands in a monolayer semiconductor by spatially periodic dielectric screening
二维范德瓦耳斯材料的莫尔超晶格已经成为设计电子能带结构和发现涌现物理现象的强大平台。一个关键的概念是当两种材料重叠时，通过层间杂交在晶体中产生长波长周期性势和莫尔带。在这里，我们展示了一种新的方法的基础上，空间周期性的介电屏蔽，在单层半导体创建莫尔带。它依赖于单层半导体中库仑相互作用的介电屏蔽的减少及其环境介电依赖的电子能带结构。当单层WSe $_{2}$靠近六方氮化硼上的小角度错位石墨烯时，我们观察到了摩尔带之间的光学跃迁。莫尔带是长程库仑相互作用的结果，强烈的栅极可调，并且可以具有与主体材料的晶格无关的通用超晶格对称性。我们的结果也表明，单层半导体是敏感的局部介电传感器。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Propagating edge and interfacial states in corrugated graphene: Robustness and configurability
University of Science and Technology Houari Boumediene（哈乌阿里·布麦迪内科技大学）；Ecole Supérieure des Sciences des Aliments et des Industries Agroalimentaires（食品科学与食品工业高等学院）；The University of Hong Kong（香港大学）；Ohio University（俄亥俄大学）
本文通过应变工程在石墨烯中实现赝磁场与位移场标量势的协同作用，形成窄带和能隙，并揭示零能隙和高能隙中边缘态的不同机制，提出通过外部势垒电开关零能隙及边缘通道，以及分裂栅极产生可空间重构的拓扑保护界面态。
2026-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-1D graphene superlattices formed on high index surfaces
报道了在高折射率Cu（410）-O表面上制备大面积准一维单层石墨烯超晶格，并利用Raman光谱、俄歇电子能谱（AES）、低能电子衍射（LEED）、扫描隧道显微镜（STM）和扫描隧道光谱（STS）对其进行了表征。周期性阶梯衬底对石墨烯进行1D调制，形成具有相同超周期性的超晶格。因此，莫尔图案也是准一维的，具有不同的周期性。扫描隧道光谱测量揭示了新的狄拉克点形成在超晶格布里渊区边界的理论预测。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals trilayers and superlattices: Modification of electronic structures of MoS2 by intercalation
我们通过在MoS 2双层膜之间插入二维单层膜（ML = BN，MoSe 2，WS 2，或WSe 2）形成各种MoS 2/ML/MoS 2三明治三层膜，对范德华（vdW）三层膜的电子性质进行了全面的第一性原理研究.我们发现，BN单层是最有效的片去耦层间vdW耦合的MoS 2双层，和由此产生的三明治三层可以恢复的电子结构的MoS 2单层，特别是直接带隙字符。对MoS 2/BN超晶格的进一步研究证实了BN单层对于MoS 2-MoS 2相互作用的解耦的有效性。此外，过渡金属二硫属化物（TMDC）MoSe 2或WSe 2片层的插入使得三明治三层结构由于新形成的异质S/Se界面而经历间接带隙到直接带隙的转变.相比之下，MoS 2/WS 2/MoS 2三明治三层仍然保留了MoS 2双层的间接间隙特征，由于缺乏异质的S/Se界面。此外，三维超晶格的MoS 2/TMDC异质结构也表现出类似的电子带特性的MoS 2/TMDC/MoS 2三层异质结构，虽然轻微的减少比三层的带隙。与块状MoS 2相比，3D MoS 2/TMDC超晶格可以产生新的和独特的性质。我们的研究不仅提供了新的见解vdW多层异质结构的电子特性，但也指导设计新的异质结构，以修改2D TMDC晶体的电子结构。
2014-03-13 cond-mat.mes-hall
Chiral model of twisted bilayer graphene realized in a monolayer
本文证明受特定超晶格势作用的单层石墨烯可映射为自由度减半的双层扭转石墨烯手性模型，并系统分析了其相互作用相、衬底效应及候选实验实现方案。
2023-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron optics with dirac fermions: electron transport in monolayer and bilayer graphene through magnetic barrier and their superlattices
在这篇综述文章中，我们讨论了最近的进展，研究弹道输运的载流子在石墨烯通过高度不均匀的磁场称为磁势垒结合栅极电压感应静电势。从单磁势垒或双磁势垒的情况开始，我们还回顾了理解电子输运通过这种电磁势垒产生的超晶格的进展，并讨论了实验实现这种系统的可能性。特别强调的是，这种传输与光波通过介质的传播具有交变介电常数的类比。在这个方向上，我们讨论了电子模拟的光学现象，如法布里-珀罗共振，负折射，古斯-汉欣效应，光束准直在这样的系统，并解释这样的类比是如何将是有用的设备生成。讨论了狄拉克费米子能带结构的改变，以及额外狄拉克点的出现，并简要讨论了相对论狄拉克费米子的电场和磁场的相互转换。我们还讨论了这种电磁势垒的影响双层石墨烯在类似的框架。
2013-01-31 cond-mat.mes-hall
Guiding light with surface exciton-polaritons in atomically thin superlattices
本文提出用单层WS₂与hBN构成的半导体-绝缘体-半导体超晶格改善表面激子极化激元波导的TE和TM模式约束性能，并给出叠加规则，为可见光纳米光子学提供可调平台。
2024-02-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Three-dimensional electron-hole superfluidity in a superlattice close to room temperature
虽然在低$T$下，电子和空穴的分离层中存在强有力的理论和实验证据，但将超流性扩展到高$T$受到强2D波动和Kosterlitz无扰效应的限制。我们表明，这种限制可以克服使用交替的电子和空穴掺杂的半导体杂质半导体单层超晶格。三维超晶格中的超流转变不是拓扑的，并且对于强电子-空穴对耦合，转变温度$T_c$可以在室温。作为一个定量的说明，我们表明$T_c$可以达到$270$ K的超流体在一个现实的超晶格过渡金属二硫属化物单层。
2019-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Accurate Gap Determination in Monolayer and Bilayer Graphene/h-BN Moire Superlattices
高迁移率单层和少层石墨烯片在许多方面作为纳米电子电路主体是有吸引力的，但缺乏能隙，这对于场效应晶体管的操作是必不可少的。用于在石墨烯系统的光谱中产生间隙的方法之一是通过使石墨烯和六方氮化硼（h-BN）衬底晶格对准来形成长周期莫尔图案。在这里，我们使用具有薄h-BN势垒的平面隧穿器件来获得在电荷中性（第一狄拉克点）和整数莫尔带占据（第二狄拉克点，SDP）处作为外部电场和磁场以及界面扭转角的函数的单层和双层石墨烯-h-BN超晶格结构中的能隙的直接和准确的隧穿光谱测量。在单层石墨烯中，我们发现，与以前的工作一致，在中性和空穴掺杂的SDP处形成间隙，但在电子掺杂的SDP处不形成间隙。初级和次级间隙都可以通过外推朗道扇形图案到零磁场来准确地确定，并且对于接近完美对准的器件，其大小为$\simeq$ 17 meV。对于双层石墨烯，我们发现，间隙只发生在电荷中性，它们可以被修改的外部电场。中性附近的带隙态的隧道特征表明，由于外部电场和莫尔超晶格图案的结合，与拓扑非平凡的谷投影带相关的边缘模式的发展。
2018-08-20 cond-mat.mes-hall
Understanding Disorder in Monolayer Graphene Devices with Gate-Defined Superlattices
本研究通过纳米图案化超晶格在石墨烯器件中引入可控无序，结合实验与模拟揭示无序主要源于纳米孔尺寸变化，为优化纳米制造工艺提供指导。
2024-08-16 cond-mat.mes-hall
Dynamically tunable moiré Rydberg excitons in a monolayer semiconductor on twisted bilayer graphene
莫尔激子是二维半导体中具有深莫尔超晶格势的光激发。虽然这些激发已经在几个平台中实现，但具有动态可调莫尔势以定制莫尔激子性质的系统尚未实现。在这里，我们提出了一个连续可调的莫尔电位在单层WSe 2，使其接近扭曲的双层石墨烯（TBG）附近的魔角。由于其平坦的电子能带，电荷分布是高度局域化的，并在TBG中形成三角形晶格。通过静电门控调节局部电荷密度，TBG因此提供了用于调制单层激子波函数的空间变化和动态可调的介电超晶格。通过光学反射光谱，我们观察到出射莫尔激子里德堡分支在单层WSe 2与掺杂TBG后增加的能量分裂。扭曲角的依赖性表明，观察是由于明亮和黑暗的里德伯态之间的杂交，使莫尔电位。此外，在魔角1.1°附近，由于TBG中强关联态的形成，莫尔里德堡激子在掺杂后形成了一种双折射模式.我们的研究提供了一个新的平台，工程莫尔激子，以及光学可达性的电子态与小关联隙TBG。
2023-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of graphene hexagonal boron nitride moiré superlattice
我们从理论上研究了在有和没有磁场的情况下，堆叠在六方氮化硼（hBN）上的单层/双层石墨烯中产生的莫尔超晶格的电子结构。我们从微观紧束缚晶格哈密顿量发展了一个有效的连续介质模型，计算了石墨烯-hBN体系在不同旋转角下的电子结构。利用有效模型，我们解释了特征带的性质，如在超晶格布里渊区（小狄拉克点）的角落处的间隙开口。我们还研究了石墨烯-hBN体系在均匀磁场中的能谱和量子霍尔效应，并展示了分形谱随磁场的演化。由于缺乏反转对称性，光谱通常在谷自由度（$K$和$K'$）中分裂，并且由于双层中更强的反转对称性破缺，hBN上的双层石墨烯中的谷分裂比hBN上的单层石墨烯中的谷分裂更显著。
2014-10-09 cond-mat.mes-hall
A planar hyperlens based on a modulated graphene monolayer
研究了太赫兹表面等离子体激元在调制石墨烯单层上的通道化，并用于亚波长成像。由一组具有交替的正虚电导率和负虚电导率的平行纳米带形成的各向异性表面电导率用于实现超透镜所需的渠化制度。与波长相比，带状物是窄的，并且通过在波纹接地平面上选通石墨烯层来电子地创建。良好的质量渠道化的表面等离子体极化激元显示在太赫兹，即使在现实的石墨烯中的损失的存在下，与亚波长成像应用的相关影响。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anisotropic Moiré Optical Transitions in Twisted Monolayer/bilayer Phosphorene Heterostructures
范德瓦尔斯异质结构的莫尔超晶格提供了一种强大的新方法来设计二维（2D）材料的电子结构。在不同的云纹异质结构中出现了许多新的量子现象，例如石墨烯系统中的相关绝缘体、超导体和Chern绝缘体以及过渡金属二硫属化物（TMDC）系统中的云纹激子。扭曲磷烯提供了另一个有吸引力的系统来探索莫尔物理，因为磷烯具有各向异性的矩形晶格，不同于石墨烯和TMDC中的各向同性六方晶格。在这里，我们报告新兴的各向异性莫尔光学跃迁扭曲单层/双层磷烯。磷烯云纹超晶格中的光共振敏感地依赖于单层和双层之间的扭转角。令人惊讶的是，即使对于大到19°的扭转角，莫尔异质结构也表现出与构成单层和双层磷烯中的光学共振完全不同的光学共振。新的莫尔光学共振表现出很强的线偏振，其主轴与双层磷烯的光轴接近但不同。我们的从头计算结果表明，与石墨烯和TMDC的六方晶格的K点带隙不同，磷烯的Γ点直接带隙和矩形晶格导致了大扭曲角磷烯异质结构中非常强的莫尔物理。我们的研究结果突出了探索磷烯和其他具有不同晶格构型的范德华异质结构中的莫尔物理的令人兴奋的机会。
2019-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Dirac fermions by in-situ tunable high-order moire pattern in graphene-monolayer xenon heterostructure
近年来，人们在扭曲双层石墨烯（tBLG）和其他莫尔超晶格中发现了许多新的量子相，包括相关绝缘体、超导、磁性和拓扑态等。这些现象对莫尔超晶格非常敏感，它几乎不能快速或强烈地改变。在这里，我们报告的实验实现的一个高阶莫尔图案（高阶干涉图案）在石墨烯单层氙异质结构（G/magnesium），与莫尔周期在原位调谐从几个纳米到无穷大，通过改变晶格常数的magnesium通过不同的退火温度和压力。我们使用角分辨光电子能谱直接观察到石墨烯狄拉克锥的复制品出现，并在动量空间中相互靠近，因为莫尔图案在实空间中不断扩展。当莫尔周期接近无穷大时，两个复制品最终相互重叠，在狄拉克点处观察到谷间耦合引起的能隙，这是凯库勒畸变的表现。我们构造了一个连续的莫尔哈密顿量，它可以很好地解释实验结果。在G/mT下，莫尔哈密顿量的形式与tBLG下的莫尔哈密顿量的形式相似，并且在G/mT下，莫尔带的带宽较窄。然而，莫尔哈密顿耦合狄拉克费米子从不同的谷在G/mills，而不是从不同层的tBLG。我们的工作为研究莫尔条纹的连续演化及其对电子结构的调制效应提供了一个新的平台，为剪裁具有可调谷间耦合的狄拉克费米子提供了一种前所未有的方法。
2022-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Faraday rotations, ellipticity and circular dichroism in the magneto-optical spectrum of moiré superlattices
研究了扭曲双层石墨烯、AB-AB和AB-BA堆叠的扭曲双层石墨烯以及单层石墨烯和AB堆叠的双层石墨烯在六方氮化硼上的磁光电导率。随着磁场的增加，吸收谱呈现出自相似的递归模式，反映了能谱的分形性质。虽然扭曲的双层石墨烯仅显示出弱的圆二色性，但由于六方氮化硼层的强反转对称性破缺性质，单层石墨烯和六方氮化硼上的AB堆叠的双层石墨烯显示出特别强的圆二色性。由于左右圆偏振光与这些结构的相互作用不同，平面偏振入射光在透射时经历法拉第旋转并获得椭圆率。各个角度的大小大约为一度。
2021-02-19 cond-mat.mes-hall
Edge modes and non local conductance in graphene superlattices
研究了石墨烯带隙莫尔超晶格中边缘模的存在性。我们发现超晶格能带获得有限的陈氏数，这导致了谷霍尔效应。色散边缘模式的存在下，证实了现实的纳米带的能带结构的计算使用紧束缚方法。这些边缘状态对无序只有微弱的敏感性，因为短程散射过程导致微米量级的平均自由程。这些结果解释了当化学势位于体超晶格间隙内时边缘电流的存在，并为氮化硼上石墨烯带中现有的非局部电阻率测量提供了解释。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall
Band Gap Engineering of Nitrogen-Doped Monolayer WSe$_2$ Superlattice and its application to Field Effect Transistor
National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）
研究通过周期性氮掺杂单层WSe₂超晶格实现带隙工程，优化FET性能，发现6行和8行结构在阈值电压和稳定性方面更优。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall
Fractal Quantum Transport on MoS2 Superlattices: a System with Tunable Symmetry
本研究在单粒子框架下探究莫尔势中单层MoS₂的带边电子重构，发现费米能级调控可实现对称性转变，构建了电子与空穴掺杂侧的Hofstadter蝴蝶，揭示非对称超晶格下过渡金属二硫族化合物的普遍对偶性。
2024-05-23 cond-mat.mes-hall
Resonantly hybridised excitons in moiré superlattices in van der Waals heterostructures
二维材料的原子薄层可以通过相对较弱的范德华力组装成垂直堆叠，从而允许具有无公度晶格和任意相互旋转的单层晶体之间的耦合。使用这些自由度的一个深刻后果是，在组成晶体结构的局部原子注册表中出现了一个总体周期性，称为莫尔超晶格。其存在于石墨烯/六方氮化硼（hBN）结构中导致观察到电子迷你带，而其效果通过扭曲石墨烯双层中的层间共振条件增强，最终导致在魔术扭曲角下观察到超导体-绝缘体转变。在这里，我们证明，在半导体异质结构建成的无公度MoSe 2和WS 2单层，激子带可以杂交，导致共振增强的莫尔超晶格效应。MoSe 2和WS 2被特别选择用于其导带边缘的近简并性，以促进层内和层间激子的杂化，这通过作为层间旋转角的周期函数的显著激子能量偏移来体现。这是因为杂化激子（hX）是由MoSe 2中的空穴形成的，这些空穴与相邻单层中的电子态的扭曲相关叠加相结合。对于几乎对齐的单层晶体对异质结构，电子态的共振混合导致异质结构的几何莫尔图案对hX色散和光谱的显著影响。我们的研究结果为基于范德华异质结构的半导体器件的能带结构工程提供了新的策略。
2019-04-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spin-dependent THz oscillator based on hybrid graphene superlattices
我们从理论上研究了具有自旋相关超晶格的偏置石墨烯杂化系统中布洛赫振荡的发生。自旋相关电位是通过沉积在带隙石墨烯纳米颗粒顶部的一组铁磁绝缘体条带来实现的，这诱导了石墨烯单层中电子态的邻近交换分裂。数值求解了Dirac方程，研究了自旋相关超晶格最低导带中的Bloch振荡。虽然两种自旋的布洛赫频率相同，但我们发现布洛赫振幅与自旋有关。这种差异导致太赫兹范围内的自旋极化交流电流。
2014-09-09 cond-mat.mes-hall
Electronic ferroelectricity in monolayer graphene for multifunctional neuromorphic electronics
本研究通过石墨烯/h-BN界面的非对称莫尔超晶格在单层石墨烯中实现电子铁电性，并展示其在多态非易失存储和突触行为模拟中的应用。
2024-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flat Bands in Buckled Graphene Superlattices
堆叠的二维（2D）原子晶体之间的相互作用可以从根本上改变它们的性质，从而在电子结构方面产生本质上新的材料。在这里，我们表明，放置在原子级平坦的衬底上的单层可以被迫进行屈曲过渡，这导致周期性应变超晶格。通过使用扫描隧道显微镜和光谱学以及数值模拟的支持，我们表明石墨烯中的这种横向超晶格导致周期性调制的伪磁场，这反过来又产生了具有平坦电子带的后石墨烯材料。所描述的方法的可控屈曲的2D晶体提供了一个场所，用于创建其他超晶格系统，特别是，用于探索相互作用的现象特征的平带。
2019-04-23 cond-mat.mes-hall
Evidence of Gate-Tunable Mott Insulator in Trilayer Graphene-Boron Nitride Moiré Superlattice
莫特绝缘体在强关联物理学中起着核心作用，其中排斥库仑相互作用支配电子动能，并导致绝缘状态，其中一个电子占据每个晶胞。掺杂的莫特绝缘体通常用Hubbard模型3来描述，它可以引起其他相关的现象，如异常的磁性，甚至高温超导性。一种可调的莫特绝缘体，其中库仑相互作用和动能之间的竞争可以在原位改变，可以为莫特物理的研究提供一个宝贵的模型系统。在这里，我们报告了这种可调莫特绝缘体的ABC三层石墨烯（TLG）和六方氮化硼（hBN）异质结构与莫尔超晶格的实现。与单层石墨烯中的无质量狄拉克电子不同，原始ABC TLG中的电子具有四次能量色散和大有效质量的特征，这有利于强相关现象。TLG/hBN异质结构中的莫尔超晶格导致栅极可调谐的窄电子能带。由于石墨烯的自旋和谷简并性，每个填充的迷你带在一个莫尔晶格位点中包含4个电子。莫特绝缘体态出现在1/4和1/2填充处，分别对应于每个位置一个电子和两个电子。此外，ABC TLG/hBN异质结构中的Mott态表现出前所未有的可调谐性：Mott带隙可以通过垂直电场原位调制，同时，电子掺杂可以被栅极调谐以填充从一个Mott绝缘态到另一个Mott绝缘态的能带。我们对可调莫特绝缘体的观察为探索二维莫尔超晶格异质结构中的新型强关联现象提供了令人兴奋的机会。
2019-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Correlation-induced valley topology in buckled graphene superlattices
最近，在屈曲单层石墨烯超晶格中出现的平带已经被证明可以实现与扭曲石墨烯多层膜中观察到的相关联态类似的相关联态。在这里，我们证明了在屈曲的石墨烯超晶格中由竞争电子相关驱动的谷拓扑结构的出现。我们表明，无论是通过原子模型和低能量的描述，长程电子关联的存在导致反铁磁和电荷密度波不稳定性之间的竞争，可以通过屏蔽工程控制。有趣的是，我们发现出射的电荷密度波具有拓扑非平凡的电子结构，导致共存的量子谷霍尔绝缘态。以类似的方式，反铁磁相实现了自旋极化的量子谷霍尔绝缘态。我们的研究结果为实现相互作用诱导的拓扑物质提供了一个新的平台。
2021-04-14 cond-mat.mes-hall
Competing correlated states and abundant orbital magnetism in twisted monolayer-bilayer graphene
平带莫尔超晶格最近成为研究强电子相关性、非平凡能带拓扑和多重同位旋“味”对称性之间相互作用的独特平台。扭曲单层-双层石墨烯（tMBG）由于其低晶体对称性以及其带宽和拓扑结构与外部电场的可调谐性而成为特别丰富的系统。在这里，我们发现，轨道磁性是丰富的tMBG的相关相图内，引起的异常霍尔效应（AHE）在相关的金属状态附近的最奇数整数填充的平坦导带，以及相关的陈绝缘体状态稳定在外部磁场。在我们研究的特定扭曲角范围内，零场态的行为似乎与简单的自旋和谷极化不一致，相反，可能是由于谷间相干（IVC）态的序参量打破了时间反演对称性。磁场的应用进一步调整了相关态之间的竞争，在某些情况下驱动了一级拓扑相变。我们的研究结果强调了密切竞争的相关基态在tMBG之间的丰富的相互作用，与探测外来IVC订购可能的影响。
2021-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Designing Band Structures by Patterned Dielectric Superlattices
本研究通过量子电容模型模拟图案化介电超晶格对石墨烯施加周期势，结合紧束缚与连续模型分析几何与参数影响，发现长程库仑作用可打开质量间隙并产生Chern能带，为石墨烯能带工程提供鲁棒方案。
2024-08-09 cond-mat.mes-hall
Electrostatic Doping of Moiré Superlattices Controls the Optical Fingerprint of a WSe_2 /Twisted Bilayer Graphene heterostructure
Laboratoire de Physique des Matériaux, Faculté des Sciences de Bizerte, Université de Carthage（迦太基大学比塞大科学学院材料物理实验室）
本研究理论探究静电掺杂对WSe2/扭转双层石墨烯异质结构激子光学响应的影响，揭示掺杂诱导的莫尔超晶格势调制激子光谱，产生卫星共振，为光学传感器设计提供新途径。
2026-10-05 cond-mat.mes-hall
Engineering thermal transport across layered graphene-MoS2 superlattices
分层的二维范德华材料提供了对原子位置的前所未有的控制，这可以在亚纳米尺度上定制振动光谱和热流。在这里，使用空间分辨超快热反射和光谱学，我们揭示了由石墨烯（G）和MoS2（M）单层组装的超晶格中跨平面热传输的设计规则。使用组合的实验方法，我们探测九种不同的堆叠序列：G，GG，MG，GGG，GMG，GGMG，GMGG，GMMG，GMGMG，并确定振动失配，层间粘附和结不对称性对热输运的影响。纯G序列显示准弹道输运的特征，而添加甚至单个M层强烈地破坏热传导。实验数据通过分子动力学模拟得到了很好的描述，其中包括热膨胀，考虑了有限温度对层间距的影响。模拟结果表明，在层分离的变化只有1.5%可以导致近100%的热阻增加。使用这些设计规则，我们实验证明了一个5层GMGMG超晶格具有与空气相当的超低有效跨平面热导率，为一类具有极端性能的新型热超材料铺平了道路。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards superlattices: Lateral bipolar multibarriers in graphene
我们报告的单层石墨烯的横向调制的电位分布的传输特性，采用条纹顶栅电极的间距为100 nm至200 nm。顶栅和背栅电压的调谐引起局部载流子密度差异，使得能够研究单极（nn '）或双极（np'）机制中的输运性质。在后者明显的单和多势垒法布里-珀罗（FP）共振发生。我们目前的测量不同的设备与不同数量的顶栅条纹和间距。数据与相位相干弹道紧束缚计算和量子电容模型高度一致，而超晶格效应和能带结构的修改可以被排除。
2014-04-14 cond-mat.mes-hall
Accurate Measurement of the Gap of Graphene/hBN Moiré Superlattice through Photocurrent Spectroscopy
与六方氮化硼（hBN）对齐的单层石墨烯在电荷中性点（CNP）处形成间隙。这种差距以前已经广泛研究了通过热活化测量的电输运。在这里，我们报告的石墨烯/hBN超晶格的CNP通过光电流谱研究的间隙大小的测定。我们展示了两种不同的测量方法来提取间隙大小。观察到的扭曲角小于1度的设备的最大值~ 14毫电子伏的间隙。这个值是显着小于从热活化测量得到的，但大于理论预测的单粒子间隙。我们的研究结果表明，晶格弛豫和适度的电子-电子相互作用的影响，可能会增加CNP的间隙在hBN/石墨烯超晶格。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall
Trigonal Quasicrystalline States in $30^\circ$ Rotated Double Moiré Superlattices
我们研究了双莫尔超晶格的晶格构型和电子结构，该超晶格由石墨烯层和另外两层以使得两个六边形莫尔图案以十二方准晶构型排列的方式封装而成。我们表明，有0和4之间的这种配置取决于石墨烯和封装层之间的晶格失配。然后，我们揭示了共振相互作用，这是不同于传统的2-，3-，4-波混合的莫尔超晶格，汇集在一起，并杂交12个退化布洛赫态的单层石墨烯。由于波矢的对称性，这些态不完全满足十二方准晶的旋转对称性。相反，它们的波函数在更接近石墨烯的电荷中性点的能量下表现出缺乏反转对称性的三角准晶有序。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall
Tunable anisotropic behaviors in phosphorene under periodic potentials in arbitrary directions
从理论上研究了单层黑磷分子在任意方向上受周期势超晶格调制的各向异性电子和光学行为。我们证明了磷烯势超晶格的不同强度和取向可以产生不同的能谱，即，调谐固有电子各向异性。因此，各向异性的有效质量，和光吸收调制的超晶格强度和取向系统地解决。该特征使得能够在光学吸收光谱中实现超过一个数量级的调谐能力。我们的研究结果将有助于利用外势超晶格构建磷烯光学和（光）电子器件。
2019-12-15 cond-mat.mes-hall
Localization behavior of Dirac particles in disordered graphene superlattices
通过使单层石墨烯片经受周期性电势而形成的石墨烯超晶格（GSL）可用于设计能带结构，并且由此设计电荷传输性质，但是这些对无序的存在敏感。利用弱无序展开方法研究了标量势和矢量势GSL中弱无序诱导的无质量二维Dirac粒子的局域化行为.特别是，它是如何研究的李雅普诺夫指数（逆本地化长度）依赖于入射角的一维GSL。标量和矢量GSL的离域共振。可以利用李雅普诺夫指数的尖锐角度依赖性来实现无序诱导的滤波，如通过全2D数值波包模拟所验证的。
2011-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Metallic phase of disordered graphene superlattices with long-range correlations
利用传输矩阵方法，研究了具有长程关联无序的单层石墨烯超晶格中手征粒子的电导。即使粒子通过具有白噪声电势的石墨烯超晶格的透射被抑制，当电势高度与功率谱$S(k)\sim1/k^β$长程相关时，透射在宽角度范围内恢复。结果表明，电导率随相关指数值的增加而增加，并产生金属相。我们得到一个相变图，其中的临界关联指数强烈地依赖于无序强度和入射粒子的能量略有。另一方面，相变出现在从传播模式到倏逝模式的所有能量范围内。
2010-10-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Creating One-dimensional Nanoscale Periodic Ripples in a Continuous Mosaic Graphene Monolayer
在以前的研究中，很难实现波长为几纳米的周期性石墨烯波纹。在这里，我们表明，一维周期性石墨烯波纹的波长从2纳米到几十纳米，可以实现在本征区域的连续马赛克，局部N掺杂，石墨烯单层，同时使用热应变工程和各向异性表面应力的铜基板。我们的结果表明，在本征和N掺杂区之间的边界处施加的约束在创建这些一维波纹中起着至关重要的作用。我们还表明，所观察到的波纹模式超出了连续介质力学的描述，由于石墨烯弯曲和拉伸变形的解耦。扫描隧道光谱测量表明，纳米波纹产生一个周期性的电子超晶格，并打开一个零能隙约130毫电子伏的石墨烯。这一结果可能为定制石墨烯的结构和电子性质铺平了一条简单的道路。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of electron-electron interactions around Van Hove singularities of a graphene Moiré superlattice
在掺杂到其态密度（DOS）的范霍夫奇点（VHS）的石墨烯单层中，预测了各种新的和有趣的关联态。然而，由于它们的大能量距离（3eV），通过门控或化学掺杂来调节费米能量以达到石墨烯的VHS是非常困难的。因此，这些相关的状态，产生于强电子-电子相互作用的影响，在VHS，仍然是实验难以捉摸的。在这里，我们通过扫描隧道显微镜测量扭曲双层石墨烯（TBG）的VHS周围的电子-电子相互作用的实验证据。通过在两个相邻的石墨烯片之间引入小的扭曲角，我们能够产生任意接近费米能量的低能VHS。观察到了VHS的分裂，并直观地观察到了VHS周围电子态的对称性破缺。这些结果实验证明了电子-电子相互作用对TBG的VHS周围的电子性质的重要影响，因此为考虑多体相互作用的石墨烯系统的进一步理论和实验研究提供了动力。
2017-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layer-dependent electromechanical response in twisted graphene moiré superlattices
本研究利用LPFM探究了不同层厚扭曲石墨烯莫尔超晶格的机电响应，发现tBLG和tMBG因不同耦合机制表现出截然不同的压电系数与响应行为，为纳米尺度工程化提供了新见解。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging bulk and edge transport near the Dirac point in graphene moiré superlattices
通过将单层石墨烯与六方氮化硼的绝缘层对准而形成的范德华结构表现出有望打破亚晶格对称性的莫尔超晶格。尽管在狄拉克光谱中有几十毫电子伏的能隙，电阻率在低温下仍然低于预期，并且在器件之间变化。虽然亚能隙状态可能在这种行为中发挥作用，但其确切性质尚不清楚。我们提出了一个扫描栅显微镜研究莫尔超晶格器件具有可比的激活能，但不同的电荷无序水平。在狄拉克点处具有较高电荷杂质（~ ${10}^{10}$ $cm^{-2}$）和较低电阻率（~ $10$ $kΩ$）的器件中，我们观察到沿着石墨烯边缘的电流流动。结合模拟，我们的测量表明，增强的边缘掺杂是负责这种效果。此外，具有低电荷杂质（~ $10^9$ $cm^{-2}$）和较高电阻率（~ $100$ $kΩ$）的器件在体中显示出子带隙状态，这与边缘电流不存在分流一致。
2017-11-21 cond-mat.mes-hall
Band flattening in buckled monolayer graphene
周期性弯曲的石墨烯的应变场诱导周期性伪磁场（PMF），其修改电子能带结构。从周期性赝磁场的几何形状、振幅和周期，我们通过研究能带的平坦化，确定了获得相关相位的必要条件。与扭曲双层石墨烯相比，所提出的系统具有以下优点：1）仅需要单层石墨烯，2）不限于六方超晶格，以及3）可以诱导更窄的平坦带宽和平坦带之间更大的间隔。因此，我们建议，周期性应变石墨烯单层可以成为一个平台，探索异国情调的多体阶段。
2020-12-15 cond-mat.mes-hall
Emergent intersubband-plasmon-polaritons of Dirac electrons under one-dimensional superlattices
量子超晶格势已被广泛应用于石墨烯中二维狄拉克电子气的能带结构工程。虽然这样的工程电子能带结构可以改变石墨烯的光学或等离子体性质，但是还没有报道超出弱微扰效应（例如各向异性Drude权重）的出现的极化激元行为。在这里，我们表明，一个极端的调制的一维（1D）SL的潜力在单层石墨烯变形的狄拉克带色散，并介绍了阶梯状的能级附近的费米表面，这导致在出现子带间极化激元响应的光学电导率。在我们提出的系统中，hBN封装的石墨烯被放置在1D周期性metagate的顶部。此外，放置在元栅下方的背栅被用作第二栅，进一步调制石墨烯中未被元栅直接屏蔽的区域上的载流子密度。在强载流子密度调制下，石墨烯电子经历深势阱阵列，并且在垂直于调制方向的足够大的动量下，狄拉克电子经由全内反射被波导。这些波导模式表现为具有几乎等间距的能级的平坦子带。结果，在等离子体色散中出现了具有超强耦合的子带间混合极化激元。我们的研究为探索具有门控可调电子能带结构的二维材料中的出射极化激元开辟了一条途径。
2022-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Superlattice Engineering of Topology in Massive Dirac Fermions
本文提出利用具有标量与非标量周期部分的超晶格势调控有质量狄拉克费米子，通过对称性分析能带反转并实现价带陈数 C=2，为实现 QSHE、QAHE 及 FQHE 非阿贝尔任意子提供途径。
2023-07-11 cond-mat.mes-hall
Unconventional superconductivity in magic-strain graphene superlattices
本文提出魔应变概念，通过调控石墨烯机械弛豫实现非常规超导及半金属-绝缘体转变，为关联物理和超导研究提供新平台。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Cross-sectional imaging of individual layers and buried interfaces of graphene-based heterostructures and superlattices
通过将各种二维（2D）原子晶体[1]堆叠在彼此的顶部，可以创建具有设计的电子特性的多层异质结构和器件[2-5]。然而，在组装过程中，各种吸附物被困在层之间，这不仅影响了所得的质量，而且还阻止了由范德华相互作用维持的真正的人造层状晶体的形成，而是通过污染物形成胶合在一起的层压材料。透射电子显微镜（TEM）显示，石墨烯和氮化硼单层（两种最佳表征的2D晶体）被碳氢化合物密集覆盖（即使在高真空中热退火后），并且仅显示出适合原子分辨率成像的小的干净斑块[6-10]。这一观察似乎不利于创造具有原子级尖锐界面的范德华材料和异质结构的任何现实前景。在这里，我们采用横截面TEM来观察几种石墨烯-氮化硼异质结构的侧视图。我们发现，被困的碳氢化合物分离成孤立的口袋，离开界面原子清洁。此外，我们观察到一个明确的界面粗糙度和封装的石墨烯的电子质量之间的相关性。这项工作证明了原子层精度组装异质结构的概念，并提供了他们的第一个TEM图像。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
