Heterostructure bilayer graphene-hBN: Interplay between misalignment, interlayer asymmetry, and trigonal warping
我们研究了石墨烯层上六方BN衬底诱导的莫尔条纹与Bernal堆积双层石墨烯（BLG）层间耦合相互作用产生的超晶格迷你带。我们比较了BLG中的莫尔条纹能带特征，其中它们受到BLG-hBN异质结构的层间不对称性和Bernal堆叠双层中电子的三角翘曲特性的影响，这些特征在单层石墨烯中发现。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall
Heat dissipation in few-layer MoS2 and MoS2/hBN heterostructure
国家的最先进的制造和表征技术已被用来测量悬浮，单晶二硫化钼和二硫化钼/hBN异质结构的热导率。使用双激光拉曼散射测温结合实时测量的吸收激光功率，这使我们能够确定的热导率没有任何假设。对厚度为5和14的MoS 2层的测量显示出在12和24 Wm-1 K-1之间的范围内的热导率。此外，在确定所选MoS 2样品的热导率之后，将hBN薄片转移到其上，随后测量异质结构的有效热导率。值得注意的是，尽管hBN层的厚度不到MoS 2层厚度的三分之一，但异质结构的热导率几乎增加了八倍，能够消散超过10倍的激光功率，而没有任何明显的损坏迹象。这些结果与MoS 2和hBN之间的高热界面传导性以及由hBN驱动的有效面内热扩散一致。事实上，我们估计G 70 MWm-2K-1，这是显着高于以前报道的值。因此，我们的工作表明，在潜在的基于MoS 2的器件中插入hBN层有望实现有效的热管理。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall
Nanosecond spin lifetimes in single- and few-layer graphene-hBN heterostructures at room temperature
我们提出了一种新的石墨烯自旋阀器件的制备方法，该方法通过改善电极-石墨烯和石墨烯-衬底界面来提高自旋和电荷输运性能。首先，我们在Si $^{++}$ /SiO $_2$上制备了Co/MgO自旋注入电极。此后，我们将石墨烯-hBN异质结构机械转移到预图案化电极上。我们表明，在室温下的自旋输运单层，双层和三层石墨烯器件表现出纳秒的自旋寿命与自旋扩散长度达到10 $μ$ m与载流子迁移率超过20,000 cm $^2$ /Vs相结合。
2014-06-10 cond-mat.mes-hall
Coherent tunneling and negative differential conductivity in graphene-hBN-graphene heterostructure
我们解决了石墨烯-hBN-石墨烯异质结构中的隧穿电流作为晶体之间的扭曲的函数。扭曲引起石墨烯层之间的跳跃幅度的调制，这提供了满足动量和能量守恒以及激活石墨烯电极之间的相干隧穿所需的额外动量。守恒定律将隧穿限制在波矢位于由两个动量和能量转移的狄拉克锥的交点定义的圆锥曲线上的状态。存在一个临界电压，在该临界电压下，两个量子点的交点为一条直线，并且联合态密度呈现最大值。这反映在隧穿电流的峰值和负微分电导率中。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall
Electrical and thermal transport in coplanar polycrystalline graphene-hBN heterostructures
本文通过理论研究多晶石墨烯-hBN异质结构的电热输运，发现hBN晶粒密度增加使体系由良导体变为绝缘体，并证明纳米尺度多晶G-hBN异质结构不是良好的热电材料。
2018-05-21 cond-mat.mes-hall
Gapped Dirac materials and quantum valley currents in dual-gated hBN/bilayer-graphene heterostructures
本研究在双栅hBN/双层石墨烯异质结中实现了可由垂直电场调控的谷电流，观测到符合谷霍尔效应标度理论的非局域电阻，且低温下其在量子极限附近饱和，证实了量子谷电流的存在。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall
Heterostructures of graphene and hBN: electronic, spin-orbit, and spin relaxation properties from first principles
我们进行了广泛的第一性原理计算的异质结构组成的单层石墨烯和六方氮化硼（hBN）。采用一个基于量子力学的最小紧束缚模型，我们提取了hBN上石墨烯的轨道和自旋轨道耦合（SOC）参数，以及hBN封装的石墨烯。我们的计算表明，这些参数取决于石墨烯在hBN上的特定堆叠构型。我们还对不同的石墨烯/hBN堆叠进行了层间距离研究，以找到相应的最低能量距离。对于非常大的层间距离，可以恢复原始的石墨烯性质，如我们从参数对层间距离的依赖性中发现的。此外，我们发现，轨道和SOC参数，特别是Rashba的，强烈依赖于所施加的横向电场，自旋物理提供了丰富的操场。有了模型参数，我们采用Dyakonov-Perel公式计算石墨烯/hBN异质结构中的自旋弛豫。我们发现自旋寿命在纳秒范围内，与最近的测量。自旋弛豫各向异性，是面外到面内自旋寿命的比率，被发现是巨大的接近电荷中性点，随着掺杂的增加而减少，并且通过外部横向电场高度可调。这与双层石墨烯相反，在双层石墨烯中，外场使自旋弛豫各向异性饱和。
2019-03-28 cond-mat.mes-hall
Phase change materials for nano-polaritonics: a case study of hBN/VO2 heterostructures
极化激子在范德华材料中的激发和控制具有传统材料所不能比拟的优点，因此为探索轻物质相互作用提供了新的希望。在这项工作中，我们创建了VDW异质结构相结合的六方氮化硼（hBN）和一个有代表性的相变材料-二氧化钒（VO 2）。使用红外纳米光谱和纳米成像，我们证明了在hBN/VO 2异质结构的双曲声子极化激元的动态可调谐性，通过温度控制在一个精确的和可逆的方式。极化激元的动态调谐源于通过温度控制通过绝缘体到金属的转变来改变VO 2子层的局部介电性质。极化激元对电子相变的高敏感性为vdW材料与相关相变材料的组合的应用开辟了可能性。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall
Twist Angle-Dependent Bands and Valley Inversion in 2D Materials/hBN Heterostructures
在范德华异质结构中相邻原子层之间使用相对扭转角已经成为一种新的自由度，以调整基于2D材料的器件的电子和光电特性。使用ABA堆叠三层（TLG）石墨烯作为模型系统，我们表明，与传统的智慧相反，二维材料的能带结构是系统可调的，这取决于它们之间的相对取向角六方BN（hBN），即使在非常大的扭曲角。此外，添加或去除hBN底物导致TLG的最低朗道能级（LL）中的K和K'谷的反转。我们的工作说明了衬底在范德华异质结中所起的关键作用，并打开了通过衬底和扭转角工程的能带结构修改和谷控制的大门。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall
Very High Interfacial Thermal Conductance in Fully hBN-Encapsulated MoS2 van der Waals Heterostructure
我们报告的实验和计算研究的热输运性质的六方氮化硼（hBN）封装二硫化钼（MoS 2）结构，使用精细的光热拉曼技术，并揭示非常高的界面之间的hBN和MoS 2的热导。通过研究hBN和MoS 2在悬浮和衬底支撑薄膜中在不同激光功率和温度下的拉曼位移，标定了hBN和MoS 2的横向（面内）热导率和hBN/MoS 2/hBN异质结构中以及异质结构与衬底之间的垂直界面热导率。关键的是，我们已经发现，hBN和封装的MoS 2之间的界面热导率在支撑和悬浮膜中分别为74 MW/m2 K和72 MW/m2 K，这显著高于MoS 2和其他衬底之间的界面热导率。并行进行的分子动力学（MD）计算显示出一致的结果。这项工作提供了hBN/MoS 2/hBN异质结构中显着有效散热的明确证据，并揭示了构建具有有效热管理的新型hBN封装纳米电子器件。
2021-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling Photoluminescence Spectra of hBN Color Centers by Selective Phonon-Assisted Excitation: A Theoretical Proposal
六方氮化硼（hBN）中的色心即使在室温下也显示出稳定的单光子发射，使这些系统成为量子信息应用的有希望的候选者。除了这一显著的性质，它们与纵向光学（LO）声子的相互作用也是非常独特的，因为它们导致主导声子边带（PSB），以及从零声子线（ZPL）分离。在这项工作中，我们利用这种明确的光谱分离的声子衰减动力学的影响，理论上的时间依赖的光致发光（PL）信号。我们的模拟表明，通过使用定制的光激发方案，有可能在两个LO模式之间产生叠加，导致声子量子拍频，表现在随时间变化的PL信号中。
2021-02-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Energy dissipation mechanism revealed by spatially resolved Raman thermometry of graphene/hexagonal boron nitride heterostructure devices
了解二维范德华异质结构中载流子和声子的能量输运对于未来高能效二维纳米电子学的发展至关重要。在这里，我们进行了原位空间分辨拉曼测温电偏置石墨烯通道和hBN衬底上的能量耗散机制在石墨烯/hBN异质结构的研究。通过比较沿偏置石墨烯通道的温度分布与沿hBN衬底的温度分布，我们发现石墨烯和hBN之间的边界热阻在（1-2）x 10^（-7）m^（2）KW^（-1）的范围内，从空气中的~100 C到石墨烯在~600 C下开始分解。考虑电热传输模型以及在空气中进行的拉曼测温表明，在强电场下发生的局部掺杂在高达T ~ 600 C的石墨烯/hBN器件的能量耗散中起着至关重要的作用。
2017-11-18 cond-mat.mes-hall
Zero-energy modes and valley asymmetry in the Hofstadter spectrum of bilayer graphene van der Waals heterostructures with hBN
我们调查的双层石墨烯（BLG）和六方氮化硼（hBN）组成的异质结构的磁性微带的数值对角化的两个带的哈密顿量，描述在存在的莫尔电位的BLG中的电子。由于莫尔势的反转对称性破缺特性，谱的谷对称性被破缺，但尽管如此，BLG中的零能量朗道能级仍然存在，尽管简并度降低。此外，我们推导出有效的模型的低能量功能的磁迷你带，并证明了二次狄拉克点的外观在价带，我们证实了数值模拟。然后，我们分析了在载流子密度和磁场变化的情况下，分形能谱中的单粒子隙如何产生一系列不可压缩态。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall
Ultrafast relaxation of hot phonons in Graphene-hBN Heterostructures
快速载流子冷却对于高功率石墨烯基器件是重要的。强耦合光学声子（SCOP）在石墨烯中光激发载流子的弛豫过程中起着重要作用。石墨烯和六方氮化硼（hBN）的异质结构已经显示出异常的迁移率和高饱和电流，这使得它们对于应用是理想的，但是hBN衬底对载流子冷却机制的影响还不清楚。我们使用超快泵浦-探测光谱跟踪石墨烯-hBN异质结构中的热光激发载流子的冷却。我们发现，在hBN上的石墨烯的情况下，载流子的冷却速度比在氧化硅衬底上快四倍，从而克服了困扰石墨烯器件冷却的热声子（HP）瓶颈。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heterostructured hBN-BP-hBN Nanodetectors at THz Frequencies
人工半导体异质结构在现代电子和光子技术中发挥着关键作用，为从可见光到太赫兹（THz）频率范围内的载流子的操纵和控制提供了一种非常有效的手段。尽管具有出色的多功能性，但由于需要清洁和陡峭的界面，它们通常需要具有挑战性的外延生长过程，这被证明是实现室温（RT），高效率器件（如源，检测器或调制器）的主要障碍，特别是在远红外线中。二维（2D）层状材料，如石墨烯和磷烯，最近成为设计在太赫兹频率下工作的高效RT检测器的可靠，灵活和通用的替代品。在这里，我们结合了异质结构架构的优势和2D层状纳米材料的特殊技术潜力;通过将六方氮化硼（hBN）的薄的孤立原子平面与几层磷烯重新组装，（黑磷（BP）），我们机械堆叠hBN/BP/hBN异质结构，以设计在0.3- 2.5GHz范围内工作的高效THz光电探测器。0.65 THz范围从4K到300 K，具有创纪录的SNR=20000。
2018-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic order dependent photoluminescence from high energy excitons in hBN protected few-layer CrSBr
本研究系统探究hBN封装少层CrSBr的高能激子光致发光特性，发现Xh激子峰依赖层间磁有序，可用于探测自旋构型，还观测到中间磁态，证实其是研究激子-磁性相互作用的理想平台。
2025-07-31 cond-mat.mes-hall
Interlayer coupling enhancement in graphene/hexagonal boron nitride heterostructures by intercalated defects and vacancies
在二维原子晶体中，六方氮化硼（hBN）是制备异质结构的最引人注目的材料之一，具有独特的性质。我们进行第一性原理计算，以确定插入的金属原子和空位是否可以介导界面耦合和影响石墨烯/hBN异质结构的结构和电子性质。金属杂质原子（Li、K、Cr、Mn、Co和Cu）作为石墨烯和hBN片之间的非本征缺陷产生掺杂$n$的石墨烯。我们还考虑了本征空位缺陷，并发现hBN中的硼单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂，而hBN中的氮单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂。相比之下，hBN中最小的三角形空位缺陷不太可能导致石墨烯的电子输运发生显著变化。我们的研究结果表明，hBN层与一些空位或金属杂质增强层间耦合的石墨烯/hBN异质结构相对于电荷掺杂和电子散射。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum transport signature of strain-induced scalar and pseudo-vector potentials in a crenellated hBN-graphene heterostructure
本文通过锯齿状 hBN-石墨烯异质结构的实验与理论分析，揭示应变诱导标量势和赝矢量势如何共同形成 Klein 隧穿势垒并产生电阻附属峰。
2024-02-28 cond-mat.mes-hall
Probing the nanoscale origin of strain and doping in graphene-hBN heterostructures
我们使用共焦拉曼显微镜和改进的矢量分析方法，调查剥离的石墨烯六方氮化硼（hBN）异质结构上的应变和载流子浓度的纳米级起源二氧化硅（SiO2）。研究了两种类型的异质结构：SiO2上的石墨烯部分由hBN覆盖，石墨烯完全封装在两个hBN薄片之间。我们扩展的矢量分析方法，产生的应变和掺杂的异质结构的变化的空间图。这使我们能够可视化并直接量化环境对载流子浓度以及石墨烯应变的影响。此外，我们证明了应变和载流子浓度的变化在石墨烯中产生的异质结构，如断裂，折叠和气泡层之间捕获的纳米级功能。对于hBN封装的石墨烯中的气泡，流体静力学应变被示出为在气泡中心处是最大的，而载流子浓度的最大值被定位在气泡边缘。拉曼光谱被证明是一种非侵入性的工具，用于探测石墨烯中的应变和掺杂，这可能被证明是有用的二维设备的工程。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deep-ultraviolet electroluminescence and photocurrent generation in graphene/hBN/graphene heterostructures
六方氮化硼（hBN）是一种具有约5.96 eV宽带隙的范德华半导体。尽管hBN具有间接带隙特性，但由高能电子或光子激发的载流子通过强电子-声子相互作用在深紫外（DUV）频率下有效地发射发光，这表明潜在的DUV发光器件应用。然而，迄今为止，来自hBN的电致发光尚未在DUV频率下得到证实。在这项研究中，我们报告了室温下石墨烯/hBN/石墨烯异质结构的DUV电致发光和光电流产生。从石墨烯电极到hBN的带边缘中的隧穿载流子注入使得能够在DUV频率下实现突出的电致发光。另一方面，在DUV激光照射和外部偏置电压下，石墨烯电极有效地收集hBN中的光激发载流子，这产生高光电流。激光激发显微光谱表明，异质结构中的辐射复合和光生载流子激发过程主要源于hBN的原始结构和层错。我们的工作为基于hBN的高效深紫外光发射和检测器件提供了一条途径。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exposing the trion's fine structure by controlling the carrier concentration in hBN-encapsulated MoS$_2$
原子薄的材料，如半导体过渡金属二硫属化物，对环境高度敏感。这就为通过改变周围环境从外部控制其属性提供了机会。在这项工作中，高品质的范德华异质结构组装从hBN封装的单层MoS $_2$的光致发光，光致发光激发，和反射率对比实验的援助进行了研究。我们证明，在MoS $_2$单层，从衬底中的杂质的电荷转移所产生的载流子浓度，可以显着调整在一个数量级的底部hBN薄片厚度的修改。所研究的结构，其特点是谱线接近窄均匀加宽的限制，使观察微妙的光学和自旋谷性质的激子复合物。我们的研究结果使我们能够解决三个光学活性的带负电荷的激子在MoS $_2$单分子膜，这是分配到intravalley单，谷间单，谷间三重态。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall
Moiré effects in graphene--hBN heterostructures
将石墨烯封装在六方氮化硼中具有几个优点：以这种方式实现了迄今为止报道的最高迁移率，并且通过保护性hBN层使石墨烯的精确纳米结构化变得可行。然而，由于石墨烯和hBN的不同晶格常数，以及由于石墨烯和hBN晶格之间的扭转角，可能会产生微妙的影响。在这里，我们使用一个最近开发的模型，使我们能够执行能带结构和磁输运计算这样的结构，并表明，与适当的摩尔物理的一个很好的协议，可以实现与实验，即使是复杂的结构，如无序的石墨烯，或antidot晶格的单层hBN与相对扭曲角。这种计算对于双电子器件的定量模拟是必不可少的。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging Self-aligned Moiré Crystals and Quasicrystals in Magic-angle Bilayer Graphene on hBN Heterostructures
本研究通过扫描隧道显微镜和理论建模，发现魔角双层石墨烯与六方氮化硼异质结构中的超级莫尔结构呈现丰富的莫尔晶体与准晶相图，并揭示了一种超出理论预测的自对准机制，为探索准晶的独特电子性质提供了新平台。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall
Observation of Diode Behavior and Gate Voltage Control of Hybrid Plasmon-Phonon Polaritons in Graphene-Hexagonal Boron Nitride Heterostructures
二维光子材料中的光-物质相互作用使得自由空间辐射可以在亚波长尺度上被限制和控制。最值得注意的是，通过堆叠石墨烯（G）和六方氮化硼（hBN）获得的范德华异质结构可以提供混合双曲等离子体声子-极化激元（HP 3）。在这里，我们提出了一个极化激元二极管效应和低偏压控制的HP 3模式限制在G-hBN。使用宽带红外同步辐射耦合到一个散射型近场光学显微镜，我们发射HP 3波在两个hBN Reststrahlen带和观察的单向传播的HP 3模式在平面异质界面与不同衬底之间的过渡。通过电门控，我们进一步控制HP 3杂化，如扩展的Fano模型所描述的，修改连续石墨烯等离子体和hBN的离散双曲声子极化激元之间的耦合。这是第一次演示的单向控制的极化激元传播，在HP 3模式的反射/透射对称性的突破。因此，G-hBN和相关的双曲超材料纳米结构可以为片上纳米光学通信和计算的新型逻辑器件提供基础。
2017-11-02 cond-mat.mes-hall
Spin transport in two-layer-CVD-hBN/graphene/hBN heterostructures
我们研究了石墨烯器件中的室温自旋输运，石墨烯器件封装在逐层堆叠的两层厚的化学气相沉积（CVD）生长的六方氮化硼（hBN）隧道势垒和几层厚的剥离hBN衬底之间。我们发现迁移率和自旋弛豫时间与基于SiO $_2$衬底的石墨烯器件相当，并且对于Elliott-Yafet和D 'Yakonov-Perel'机制获得了类似数量级的自旋弛豫速率。由于CVD-hBN势垒的不均匀性，铁磁体/两层CVD-hBN/石墨烯/hBN接触的行为范围从透明到隧穿。令人惊讶的是，我们发现高电阻两层CVD-hBN势垒接触相对于低电阻接触的正和负自旋极化。此外，我们还发现高阻接触的差分自旋注入极化可以被直流偏压从-0.3 V调制到+0.3 V，其符号没有变化，但在更高的负偏压下其幅度增加。这些特征标志着与双层剥离的hBN隧道势垒相比，双层CVD-hBN的独特的自旋注入性质。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sublattice symmetry breaking and ultra low energy excitations in Graphene-on-hBN Heterostructures
石墨烯的低激发态包含了令人兴奋的拓扑性质，这些性质取决于不同对称性破缺项的相互作用。直到最近，由于所涉及的项的能量标度很低（几十ueV），相应的能隙仍未被探索。这些低能项包括亚晶格分裂，Rashba和内禀自旋轨道耦合，其平衡决定了拓扑性质。在这项工作中，我们解开的贡献所产生的亚晶格和内在的自旋轨道分裂在六方氮化硼石墨烯。采用连续检测的电子自旋共振，我们测量的亚晶格分裂的顺序为20 E-6 eV，并确认约45 E-6 eV的内在自旋轨道耦合。后者的主导地位表明一个拓扑非平凡的状态，涉及迷人的属性。电子自旋共振是揭示低能尺度下有趣的能带结构的一条很有前途的途径。
2020-06-07 cond-mat.mes-hall
Proximity-Induced Spin-Orbit Coupling in Graphene-Bi$_{1.5}$Sb$_{0.5}$Te$_{1.7}$Se$_{1.3}$ Heterostructures
邻近耦合可以极大地增强石墨烯中微弱的本征自旋轨道耦合。在这里，我们报告的邻近诱导的自旋轨道耦合在石墨烯的六方氮化硼（hBN）转移到拓扑绝缘体Bi $_{1.5}$ Sb $_{0.5}$ Te $_{1.7}$ Se $_{1.3}$（BSTS），这是生长在hBN衬底上的气相固体合成。相位相干传输测量，揭示弱本地化，使我们能够提取的载波密度依赖的相位相干长度$l_ϕ$。虽然$l_ϕ$随着hBN/石墨烯/hBN参比样品中载流子密度的增加而增加，但由于BSTS与石墨烯的邻近偶联，其在BSTS/石墨烯中降低。后者的行为的结果从D 'yakonov-Perel型自旋散射在石墨烯与一个大的邻近诱导的自旋轨道耦合强度至少为2.5 meV。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall
Electrical switching of spin-polarized light-emitting diodes based on a 2D CrI3/hBN/WSe2 heterostructure
本文展示了一种基于单层 WSe2/少层 CrI3 和 hBN 隧穿势垒的原子级厚度自旋发光二极管，通过静电场调控 CrI3 磁化，实现了电致发光圆偏振的高效电学调控和符号反转，为纳米尺度自旋光电器件提供了新平台。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall
Field-induced dissociation of excitons in two-dimensional MoS$_{2}$/hBN heterostructures
原子薄的半导体的特征在于强束缚激子，其支配带边以下和附近的材料的光学性质。作为第一步，光子到电流的有效转换需要激子解离成自由电子和空穴。在这里，我们计算的激子在单层的MoS $_2$作为一个功能的面内电场的解离率。的解离速率得到的逆寿命的共振态的二维氢哈密顿描述内的Mott-Wannier模型的激子。共振计算使用复杂的缩放，和有效质量和屏蔽的电子-空穴相互作用定义的氢哈密顿量计算从第一原理。对于高于0.1 V/nm的场强，解离寿命短于1皮秒，这比其他竞争衰变机制的寿命短。有趣的是，将\moly层封装在仅两层hBN中，由于增加的屏蔽而将解离速率提高了约一个数量级，这表明介电工程是控制二维材料中激子寿命的有效方法。
2016-02-12 cond-mat.mes-hall
Observation of plasmon-phonon coupling in natural 2D graphene-talc heterostructures
二维（2D）材料在纳米光子学中占据着重要的地位，它提供了与其大块对应物不同的亚波长光限制和光学现象。在中红外，石墨烯基异质结构和六方氮化硼（hBN）的范德华晶体压倒性地集中了注意力，通过展示来自等离子体激元、声子-极化激元和混合等离子体激元声子-极化激元准粒子的实空间纳米光学。在这里，我们提出了中红外纳米光子学的滑石，一种天然的原子级平坦的层状材料，和石墨烯滑石（G-滑石）异质结构，使用宽带同步辐射红外纳米光谱。我们实现了滑石共振的波长调谐，通过改变晶体的厚度分配给面内和面外振动，这作为其红外指纹。此外，我们遇到的石墨烯等离激元与滑石表面光学声子耦合。如在G-hBN异质结构的情况下，这种耦合配置混合表面等离子体声子-极化激元模式，导致平面外模式的强度增加30%，平面内模式的蓝移，并且我们已经成功地通过改变栅极电压来改变这种杂化的幅度。因此，我们的研究结果促进滑石和G-滑石异质结构作为有吸引力的纳米光子学材料，如hBN和G-hBN，具有在亚衍射尺度可控地操纵红外电磁辐射的潜在应用。
2018-04-15 cond-mat.mes-hall
Charge transfer mediated anomalous photoluminescence enhancement in monolayer MoS2 graphene heterostructure via polystyrene assisted wet transfer
Nanomagnetism and Microscopy Laboratory, Department of Physics, Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）；Tata Institute of Fundamental Research Hyderabad（塔塔基础研究所海得拉巴分所）
研究通过聚苯乙烯辅助湿法转移将单层MoS2与单层石墨烯集成，实现光致发光增强。利用多种技术揭示电荷转移及相关机制，确立该转移为界面工程策略，可提升MoS2石墨烯异质结构在光电器件中的潜力。
2026-07-22 cond-mat.mes-hall
Negative Differential Resistance in Boron Nitride Graphene Heterostructures: Physical Mechanisms and Size Scaling Analysis
六方氮化硼（hBN）作为开发下一代石墨烯基电子器件的绝缘体和衬底材料正引起越来越多的关注。在本文中，我们研究了由几个原子层厚的hBN膜夹在石墨烯纳米电极之间的异质结构中的量子输运。我们展示了一个栅极可控的垂直晶体管，表现出强的负微分电阻（NDR）效应与多个谐振峰，这对各种器件尺寸保持明显。我们发现两种不同的机制，负责NDR，取决于栅极和施加的偏压，在同一个设备。第一种机制的起源是类Fabry-Pé干涉，第二种机制的起源是当电极的Dirac点对齐时的面内波矢匹配。hBN层可以引起电流-电压特性的不对称性，其可以通过施加的偏压进一步调制。我们发现，电子-声子散射引入退相干，因此抑制第一机制，而第二机制保持相对不受影响。我们还表明，NDR功能是可调的，通过不同的设备尺寸。具有多个共振峰的NDR特征，结合超快的隧穿速度，为石墨烯-hBN-石墨烯异质结构在高性能电子学中提供了前景。
2015-06-26 cond-mat.mes-hall
Band alignment and interlayer hybridisation in transition metal dichalcogenide/hexagonal boron nitride heterostructures
在范德华异质结构中，层间能带的相对排列以及由此产生的能带杂化是决定一系列电子性质的关键因素。这项工作研究这些影响的异质结构的过渡金属二硫属化物（TMD）和六方氮化硼（hBN），一个无处不在的组合作为封装材料的hBN的作用。通过与实验的角度分辨光电子能谱（ARPES）的结果进行比较的密度泛函计算的结果，我们探讨的TMD和hBN层的价态之间的杂化，并表明，它引入了避免TMD和hBN带之间的交叉点，与umklapp过程打开“鬼”避免在个别频带的交叉点。MoSe $_2$ /hBN异质结构的DFT和ARPES谱之间的比较表明，与DFT相比，实验中MoSe $_2$和hBN的价带在能量上显著进一步分离。然后，我们表明，一种新的bandwidth运营商可以应用到hBN价态的DFT计算，校正的频带对齐，并使定量比较ARPES，解释避免交叉和其他功能的带可见性的ARPES光谱。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature induced valley Hall effect in non-encapsulated hBN/Bilayer graphene heterostructure aligned with near-zero twist angle
本研究在非封装hBN/双层石墨烯异质结构中，通过近零扭转角对齐实现谷霍尔效应，利用非局域电阻测量验证，并可由位移场调控，Berry曲率计算支持实验。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Gate-tunable Capacitance in Van der Waals Heterostructures
该研究在石墨烯/hBN异质结中发现了反常栅极可调电容引起的滞回现象，通过对照实验证明其可能源于hBN材料，为理解其反常铁电性及设计忆容器等新型存储器件提供了新见解。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large spin relaxation anisotropy and valley-Zeeman spin-orbit coupling in WSe2/Gr/hBN heterostructures
大的自旋-轨道邻近效应已经在与过渡金属二硫属化物层界面的石墨烯中被预测。尽管在大载流子密度下发现了增强的自旋轨道耦合的明确证据，但自旋轨道耦合的类型及其弛豫机制仍然未知。我们第一次表明，增加自旋轨道耦合接近石墨烯中的电荷中性点，拓扑状态预计会出现。发现封装在过渡金属二硫属化物WSe $_2$和hBN之间的单层石墨烯表现出优异的质量，迁移率高达100000 cm ^2/V/s。同时，明显的弱反局域化表明了强的自旋-轨道耦合，并发现了由于对称自旋-轨道耦合的存在而导致的大的自旋弛豫各向异性，掺杂相关的测量表明面内自旋的自旋弛豫主要由valley-Zeeman自旋-轨道耦合控制，而内禀自旋-轨道耦合在自旋弛豫中起次要作用.强自旋-谷耦合为探索石墨烯中的自旋和谷自由度提供了新的可能性，实现了自旋操纵的新概念。
2017-12-18 cond-mat.mes-hall
Hyperbolic phonon-polariton electroluminescence in graphene-hBN van der Waals heterostructures
本研究在hBN/石墨烯异质结中实现了双曲声子极化激元的全电激发，揭示其源于带间跃迁和带内切伦科夫辐射，为电泵浦可调谐中红外/太赫兹声子极化激元激光器及电子器件高效散热提供新途径。
2023-10-05 cond-mat.mes-hall
Nonlinear optical study of commensurability effects in graphene-hBN heterostructures
二阶非线性光学响应允许检测与反转对称性破缺相关联的系统的不同性质。在这里，我们使用二次谐波产生效应来研究石墨烯/六方氮化硼异质结构的排列。为了实现这一目标，我们通过对样品进行热退火来激活相称-不相称的相变。我们发现，在系统中的这种结构变化可以直接观察到通过一个强的非线性光学信号的修改。这一结果揭示了潜在的二次谐波产生技术探测层状系统的结构特性。
2020-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Indirect bandgap of hBN-encapsulated monolayer MoS2
我们目前的测量温度依赖性的光致发光强度从单层二硫化钼封装六方氮化硼（hBN）薄片。所获得的温度依赖性显示出相反的趋势，以前观察到的单层MoS2的SiO2衬底上。从头算能带结构计算表明，单层二硫化钼封装的hBN薄片不再有直接的间隙半导体，但间接的间隙半导体。这是由于MoS2和hBN之间的轨道杂交导致MoS2的γ谷向上移动。这项工作显示了一个重要的含义，hBN封装的结构，用于解决二维晶体的固有特性可以改变封装材料的基本性能。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Strong gate-tunability of flat bands in bilayer graphene due to moiré encapsulation between hBN monolayers
当使用六方氮化硼（hBN）作为石墨烯的衬底时，所产生的莫尔图案产生次级狄拉克点。通过将多层石墨烯封装在对齐的hBN片内，受控的莫尔堆叠可以提供甚至更丰富的益处。使用先进的紧束缚模拟原子松弛的异质结构，在这里，我们表明，在第二狄拉克点的间隙可以打开在选定的莫尔堆叠配置，是独立的异质结构的任何额外的垂直门控。另一方面，选通可以广泛地调谐主狄拉克点处的间隙，并且由此可以相对于次狄拉克点处的莫尔条纹引起的间隙在宽度上强烈地压缩第一莫尔条纹迷你带。我们发现，在hBN封装的双层石墨烯中，这种新的机制可以在适度的门控下导致平坦于10 meV的孤立带，从而为电子控制的强相关态提供了一条方便的途径。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall
Adhesion and Reconstruction of Graphene/Hexagonal Boron Nitride Heterostructures: A Quantum Monte Carlo Study
本研究通过量子蒙特卡洛方法精确计算石墨烯/六方氮化硼异质结构的层间粘附势，结合弹性理论确定弛豫结构，发现交替堆叠可形成具有独特电子结构的新型稳定三维晶体。
2025-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic mechanism of van der Waals heteroepitaxy in the formation of MoS2/hBN vertical heterostructures
最近的工作已经揭示，在晶体衬底（诸如六方氮化硼（hBN））上的2D材料的范德华（vdW）外延生长导致自对准晶粒的形成，这导致晶粒之间的无缺陷缝合。然而，弱的vdW相互作用如何导致晶粒取向的强烈限制仍然没有被理解。在这项工作中，我们重点研究了在hBN上外延生长vdW时MoS 2晶粒自对准的机制。通过基于密度泛函理论和Lennard-Jones势的计算，我们发现MoS 2和hBN之间的相互作用能强烈地依赖于MoS 2的尺寸和取向。我们还发现，当MoS_2的尺寸约为0.05时，40 nm时，旋转能垒可超过~ 1 eV，这应抑制旋转以限制MoS 2的取向，即使在生长温度下。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant proximity exchange and valley splitting in transition metal dichalcogenide/$h\mathrm{BN}$/(Co, Ni) heterostructures
从第一性原理出发，研究了由六方氮化硼（hBN）和铁磁（FM）钴（Co）或镍（Ni）组成的自旋注入器几何结构中的过渡金属二硫属化物（TMDC）中邻近诱导的交换耦合.我们采用一个最小的紧束缚哈密顿量，捕捉低能带的TMDC周围的K和K'谷，提取轨道，自旋轨道，和交换参数。TMDC/hBN/FM异质结构计算表明，由于hBN缓冲层，TMDC的能带结构被保留，在能带中具有额外的邻近诱导的交换分裂。我们提取邻近交换参数在1- 10毫电子伏的范围内，根据FM。邻近诱导的交换和TMDC的固有自旋轨道耦合（SOC）的组合导致谷极化，转化为数十特斯拉的磁交换场。提取的参数是有用的，为随后的激子计算TMDC中存在的hBN/FM自旋注入器。我们计算的吸收光谱显示激子峰的大分裂;在MoS $_2$ /hBN/Co的情况下，我们发现约8 meV的值，对应于裸TMDC中约50特斯拉的外部磁场。原因在于能带结构，其中与Co $d$轨道的杂化导致大于10 meV的巨大价带交换分裂。与Ni的结构不显示任何$d$水平的杂交功能，但仍然相当大的邻近交换和激子峰分裂约2毫电子伏的存在于TMDC。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall
Coulomb drag in graphene/hBN/graphene moiré heterostructures
本研究在石墨烯/hBN/石墨烯莫尔异质结构中观测库仑拖曳，通过独立调层载流子密度揭示莫尔微带与原始狄拉克带载流子的耦合及其非费米液体特征。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall
Graphene/hBN heterostructure based Valley transistor: Dynamic Control of valley current in synchronized nonzero voltages, within the time-dependent regime
本文提出石墨烯/hBN异质结构作为谷晶体管，通过同步调控针尖与偏置栅极电压，实现谷电流的开关控制，为低电压谷电子学器件提供新方案。
2025-05-27 cond-mat.mes-hall
Origin of interlayer exciton-phonon coupling in 2D heterostructures
本研究以WSe$_2$@hBN异质结构为例，通过第一性原理计算揭示了晶体对称性在层间激子-声子散射中的核心作用，阐明了形变势与杂化空穴密度相互作用导致层间耦合的机制。
2024-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field-tunable layer polarization in graphene/boron nitride twisted quadrilayer superlattices
最近观察到的非常规铁电性的AB双层石墨烯夹在六方氮化硼（hBN）提供了一个新的平台，以操纵多层范德华异质结构中的相关相。我们提出了一个低能量的连续介质模型的AB双层石墨烯封装的顶部和底部层的hBN或石墨烯，有两个独立的扭曲角。对于石墨烯/hBN异质结构，我们表明，扭转角的不对称性导致层极化的价带和导带。我们还表明，出平面位移场不仅调谐层偏振，但也使低能量带。我们扩展的模型表明，由AB双层石墨烯封装的顶部和底部的石墨烯层的四层石墨烯异质结构的电子结构可以类似地通过外部电场调谐。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall
Line Shape of the Raman 2D Peak of Graphene in Van Der Waals Heterostructures
石墨烯的拉曼2D线广泛用于器件表征和器件制造期间，因为它包含关于例如机械应变和掺杂的方向和幅度的有价值的信息。在这里，我们提出了系统的不对称性，在二维线形的剥离石墨烯和石墨烯生长的化学气相沉积。两种石墨烯晶体都完全封装在范德华异质结构中，其中六方氮化硼和二硒化钨用作衬底材料。在这两种材料堆叠中，我们发现石墨烯晶体中的掺杂值非常低，应变分布非常均匀，这是这些样品出色电子质量的霍尔标志。通过将双洛伦兹函数拟合到光谱以说明内部和外部过程对2D峰的贡献，我们发现子峰$6.6 \pm 0.5$ cm $^{-1}$（hBN-Gr-WSe 2）和$8.9 \pm 1.0$ cm $^{-1}$（hBN-Gr-hBN）的分裂显著低于先前关于悬浮石墨烯的研究中报道的值。
2016-08-09 cond-mat.mes-hall
Spin dependent charge transfer in MoSe2/hBN/Ni hybrid structures
我们提出了在混合2D半导体/铁磁结构的MoSe 2/hBN/Ni的磁光致发光测量。当镍层被磁化时，我们观察到线偏振激发下MoSe_2单分子膜中三子峰的圆偏振光致发光。当Ni的磁化垂直于样品平面饱和时，这种圆极化的积累可以达到约4%的测量值，并且当磁化反转时改变其符号。当hBN势垒厚度增加时，圆偏振减小。这些结果被解释在MoSe 2单层和镍膜之间的自旋相关的电荷转移。的圆极化的建立观察到高达120 K，主要是有限的trion发射，随温度的消失。
2021-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of the Interlayer Exciton Gases in WSe$_2$ -p: WSe$_2$ Heterostructures
由于电子和空穴的空间分离，层间激子（IX）具有比层内激子长得多的寿命;因此，几十年来一直在追求它们以产生激子凝聚体。最近出现的二维（2D）材料，如过渡金属二硫属化物（TMD），和他们的范德华异质结构（HS），其中两个不同的二维材料层压在一起，创造了新的机会来研究IX。在这里，我们提出了在由hBN/WSe $_2$ /hBN/p：WSe $_2$ /hBN组成的两个堆叠结构内的IX气体的观察。由于TMD层之间hBN间隔层的不同厚度，两种不同结构的IX能量相差82 meV。我们证明了当温度和泵浦功率增加时，IXs的寿命缩短。我们把这种非线性行为归因于俄歇过程。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Transport Measurements of Lateral p-n Junctions Formed via Precise Spatial Photodoping of Graphene/hBN Heterostructures
本研究通过白光与聚焦激光结合的光掺杂技术在hBN/石墨烯异质结构中形成横向p-n结，经磁输运测量证实其掺杂区域定义明确，双极配置中观察到独特绝缘态，该技术可拓展至其他二维材料以构建可重写电路元件。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-Defect Spectroscopy via Random Telegraph Noise in Graphene-Contacted ReS$_2$-hBN Heterostructures
S. N. Bose National Center for Basic Science（S.N. Bose 基础科学国家中心）；Department of Condensed Matter Physics and Material Science, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院凝聚态物理与材料科学系）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（国立材料研究所电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nano architectonics, National Institute for Materials Science（国立材料研究所材料纳米架构研究中心）；Institute for Functional Intelligent Materials, National University of Singapore（新加坡国立大学功能智能材料研究所）；Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), CNRS, Université de Strasbourg（斯特拉斯堡材料与化学物理研究所（IPCMS），法国国家科学研究中心，斯特拉斯堡大学）；Applied physics department, Aalto University（阿尔托大学应用物理系）
通过石墨烯接触的ReS₂-hBN异质结构中的随机电报噪声研究，揭示了低对称性二维半导体中缺陷的动力学行为。
2025-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Conserving Resonant Tunneling in Twist-Controlled WSe2-hBN-WSe2 Heterostructures
我们研究异质结构的层间隧穿由两个钨二硒化物（WSe 2）单层与控制旋转对齐，并分开的六方氮化硼。在两个WSe 2单层旋转排列的样品中，我们观察到共振隧穿，表现为在零层间偏压附近的大电导和负微分电阻，这源于能量和动量守恒隧穿。由于自旋-轨道耦合导致耦合的自旋-谷自由度，两个WSe 2单层之间的扭曲允许我们探测隧穿中自旋-谷自由度的守恒。在异质结构中，两个WSe 2单层具有180°的相对扭曲，使得一层的布里渊区与相对层的时间反演布里渊区对齐，层之间的共振隧穿被抑制。这些研究结果提供的证据表明，除了动量，自旋谷自由度也保存在垂直运输。
2018-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin injection, transport, and detection in graphene-hexagonal boron nitride van der Waals heterostructures: progress and perspectives
目前石墨烯自旋电子学的研究致力于在石墨烯中实现长的自旋寿命以及有效的自旋注入和检测。在这篇文章中，我们回顾了六方氮化硼（hBN）是如何演变为一个关键的衬底，作为一个封装层，并作为一个隧道势垒的操纵和控制的自旋寿命和自旋注入/检测极化在石墨烯自旋阀设备。首先，我们概述了由于传统的SiO $_2$衬底在石墨烯中的自旋输运所面临的挑战，然后是基于hBN的石墨烯异质结构所取得的进展。然后，我们详细讨论了使用传统的氧化物隧道势垒自旋注入石墨烯的缺点和发展，然后介绍了最近的进展，在使用晶体单层/双层/三层hBN隧道势垒的改进的自旋注入和检测，这也可以促进两端自旋阀和汉勒测量，在室温下，是技术的重要性。一个特殊的情况下，偏置引起的自旋极化的剥离和化学气相沉积（CVD）生长的hBN隧道势垒的接触进行了讨论。此外，我们给出了我们对利用石墨烯-hBN异质结构在石墨烯自旋电子学的未来发展的看法。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
