Thermal conductivity of one-dimensional carbon-boron nitride van der Waals heterostructure: A molecular dynamics study
研究范德华异质结中的热输运问题，对于它们的广泛应用具有重要的科学意义和实际意义。本文采用分子动力学模拟系统地研究了碳纳米管和氮化硼纳米管组成的一维异质结构的热导率。热导率被发现有很强的依赖于温度，长度和直径。此外，轴向应变和范德华相互作用的强度被证明能够调制热导率高达约43%和37%，分别。此外，还研究了组分纳米管的手征性对热导率的影响。这些结果解释的基础上晶格动力学的见解。这项工作不仅提供了可行的策略来调制热导率，而且还增强了对一维异质结构中声子输运基本物理的理解。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall
Coulomb drag in graphene - boron nitride heterostructures: the effect of virtual phonon exchange
对于两个空间分离的单原子石墨烯层封装在六方氮化硼中的系统，我们考虑了费米液体区域中载流子之间的拖曳效应。通常，这种现象被描述为层间库仑相互作用。我们表明，如果一个额外的电子-电子相互作用，通过交换虚拟衬底声子包括在模型中，预测的拖曳电阻率在150 K以上的温度有很大的修改。氮化硼的各向异性晶体结构，具有较强的层内和相对较弱的层间键，被发现在这种效果中起着重要的作用。
2012-09-28 cond-mat.mes-hall
Lateral heterostructures of hexagonal boron nitride and graphene: BCN alloy formation and microstructuring mechanism
将单个二维材料集成到异质结构中是关键的一步，这使得能够开发新的和技术上有趣的降维功能系统。在这里，通过在超高真空中从环硼氮烷和乙烯进行顺序化学气相沉积，在Ir（111）上合成了六方氮化硼和石墨烯的良好限定的横向异质结构。低能电子显微镜（LEEM）和选区电子衍射（μ-LEED）表明，异质结构不仅由六方氮化硼（绝缘体）和石墨烯（导体）组成，而且还形成了由B，C和N原子组成的2D合金（半导体）。合金的组成和空间延伸可以通过控制合成的参数来调节。实验证明了一种基于六方氮化硼分解的原位制备微纳米结构的新方法，并建立了解析模型，为制备各种形状的BCN和石墨烯元件建立了新的途径。通过这种方式，可以制造出原子级薄的导电和半导体组件，作为制造更复杂器件的基础。
2018-06-11 cond-mat.mes-hall
Theory of resonant tunneling in bilayer-graphene/hexagonal-boron-nitride heterostructures
本文提出了一种计算双层石墨烯之间垂直隧穿电流的理论，该双层石墨烯被一层薄的六方氮化硼绝缘层隔开，忽略了多体效应。结果使用的物理参数，使比较的理论与最近报道的实验结果。所观察到的共振隧穿和负微分电阻的电流-电压特性的静电诱导的带隙，栅极电压调制，带边附近的状态密度，和共振与上子带的条款解释。这些观察结果进行比较，从类似的异质结构与单层石墨烯形成的。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall
Stacking in incommensurate graphene/hexagonal-boron-nitride heterostructures based on ab initio study of interlayer interaction
用密度泛函理论计算了石墨烯/氮化硼异质结构中的层间相互作用，并对范德华相互作用进行了修正.它表明，使用的实验层间距离允许描述的势能面的水平更准确，但昂贵的计算方法。另一方面，它也表明，层间相互作用能的依赖关系的层的相对面内位置可以拟合与高精度由系统对称性确定的一个简单的表达式。在这种近似中仅使用两个独立的参数表明，平坦石墨烯/氮化硼系统的各种物理性质是相互关联的，并且可以通过这两个参数来表示。在这里，我们估计了一些可以通过实验获得的相应的物理性质，包括对来自层间相互作用的石墨烯/氮化硼双层的高度无公度基态的莫尔超结构的周期的校正，在拉伸石墨烯上的氮化硼的轻微无公度系统中的堆叠位错的宽度以及公度石墨烯/氮化硼系统的剪切模式频率，例如层上的薄片。我们建议，可以观察到在氮化硼拉伸石墨烯和相应的临界应变的实验测量的无公度相变，也可以用来深入了解石墨烯/氮化硼的相互作用。
2017-08-29 cond-mat.mes-hall
Infrared absorption of closely-aligned heterostructures of monolayer and bilayer graphene with hexagonal boron nitride
我们模型的单层和双层石墨烯上的六方氮化硼的情况下，紧密对齐的晶格的光吸收。我们发现，具有不同的空间对称性的微扰可以导致相似的吸收光谱。我们建议，作为掺杂的功能，几乎完全完整的第一个迷你带的吸收光谱的研究是必要的，以提取有意义的信息的莫尔特性从光学吸收测量和区分各种理论建议的物理现实的相互作用。此外，对于双层石墨烯，比较电场诱导的层间不对称性的相反符号的光谱的能力可以提供关于莫尔参数的附加信息。
2015-09-04 cond-mat.mes-hall
Rashba interaction and local magnetic moments in a graphene-Boron Nitride heterostructure by intercalation with Au
我们插入一个范德华异质结构的石墨烯和六方氮化硼与金，通过封装，并表明，在界面处的金是二维的。电流退火后的电荷转移表明Au的重新分布，并诱导石墨烯能带结构的分裂。在平面内的磁场的效果证实，分裂是由于自旋分裂和自旋极化是在平面内，Rashba相互作用的特征与幅度约25 meV。与本征界面电场的存在相一致，我们表明，分裂可以通过在双栅样品中施加位移场来增强。在磁场< 1 T时，观察到高达75%的巨负磁电阻和场致反常霍尔效应。这些表明，杂化金具有磁矩，并表明接近形成集体磁相。这些影响在接近室温时仍然存在。
2016-07-23 cond-mat.mes-hall
Tunable crystal symmetry in graphene-boron nitride heterostructures with coexisting moiré superlattices
在由原子级薄晶体层叠而成的异质结构中，层间的晶格失配或旋转会导致长波长的莫尔超晶格。这些莫尔图案可以驱动复合材料的显著能带结构重构，导致包括超导性、磁性、分数陈绝缘态和莫尔激子在内的广泛的涌现现象。在这里，我们研究单层石墨烯封装在两个晶体的氮化硼（BN），其中所有三个组件之间的旋转对齐可以变化。我们发现，在石墨烯中产生的带隙与两个BN层的完美旋转对准可以修改基本上取决于两个BN层的相对取向是0度或60度，这表明在异质结构中的反转对称的存在或不存在之间的可调过渡。与所有三个层的完美对准的小偏差（$<1^{\circ}$）导致共存的长波长莫尔势，导致以多个次级狄拉克点为特征的高度重构的石墨烯能带结构。我们的研究结果表明，多个莫尔图案之间的相互作用可以用来可控地修改复合异质结构的电子性质。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric properties of graphene/boron nitride heterostructures
使用密度泛函理论结合格林函数散射方法，我们研究了由交替长度的石墨烯和氮化硼形成的异质纳米带的热电性能。在这样的结构中，氮化硼充当隧道势垒，其弱耦合石墨烯中的状态以形成迷你带。在未掺杂的纳米带中，迷你带相对于费米能对称地定位，并且不会显著增强热电性能。相反，当带掺杂的电子给予或电子接受吸附质，热电势S和电子品质因数提高，可以得到正或负的热电势。在最有利的情况下，用电子给体四硫富瓦烯（TTF）掺杂将室温热电势增加到-284 μv/K，用电子受体四氰基乙烯（TCNE）掺杂将S增加到210 μv/K。包括电子和声子的贡献后的热导，品质因数ZT高达0.9的顺序。
2015-10-04 cond-mat.mes-hall
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
Observation of an intrinsic bandgap and Landau level renormalization in graphene/boron-nitride heterostructures
通过将不同的二维原子晶体组装成堆叠体而形成的范德华异质结构可以导致许多新的现象和器件功能。特别地，石墨烯/氮化硼异质结构已经成为用于石墨烯的能带工程的非常有前途的系统。然而，这种异质结构中带隙的内在价值和起源仍然没有得到解决。在这里，我们报告了在具有零晶体排列角的外延石墨烯/氮化硼异质结构中观察到的本征带隙。磁光光谱提供了一个直接探测的朗道能级跃迁在这个系统中，并揭示了一个带隙的~ 38 meV（440 K）。此外，朗道能级跃迁的特征在于有效费米速度与特定的跃迁和磁场的关键依赖。这些发现突出了许多主体相互作用在确定石墨烯异质结构的基本性质方面的重要作用。
2014-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Nanoscale control of rewriteable doping patterns in pristine graphene/boron nitride heterostructures
在二维（2D）材料中的纳米级控制的电荷掺杂允许实现光学现象的电子模拟，在低能量下的相对论物理，和技术上有前途的纳米电子学。静电门控和化学掺杂是实现这种掺杂的局部控制的两种最常见的方法。然而，这些方法遭受复杂的制造工艺，其引入污染、不可逆地改变材料性质，并且缺乏灵活的图案控制。在这里，我们展示了一种干净，简单，可逆的技术，允许写入，读取和擦除纳米尺度的2D材料的掺杂图案。我们通过采用配备有底部栅电极的石墨烯/氮化硼（BN）异质结构来实现这一点。通过使用电子输运和扫描隧道显微镜（STM），我们表明，空间控制的电荷掺杂可以实现与应用程序的光或STM尖端电压激发结合栅极电场。我们简单而新颖的技术为按需石墨烯PN结和超薄存储器件提供了一条新的途径。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall
Carrier dynamics and coherent acoustic phonons in nitride heterostructures
我们模拟了嵌入在\textit{pin}二极管结构中的InGaN/GAN多量子阱中相干声学声子的产生和传播，并在模拟的泵浦-探测实验中计算了时间分辨的反射率信号。载流子是通过GAN带隙以下的超快泵浦在InGaN阱中产生的，并且在玻尔兹曼方程框架中处理光激发载流子的动力学。量子阱中的相干声学声子是通过形变势电子-声子和压电电子-声子与光生载流子的相互作用产生的，后者是主要的机制。相干纵向声学声子以声速传播到结构中，修改光学性质并产生巨大的振荡差分反射率信号。我们证明，可以实现差分反射率的相干光控制使用延迟控制脉冲。
2006-06-28 cond-mat.mes-hall
Tunneling properties of vertical heterostructures of multilayer hexagonal boron nitride and graphene
我们利用第一性原理密度泛函理论（DFT）研究了多层h-BN或BC $_{2}$ N以及石墨引线之间石墨烯薄膜的堆叠实现的单势垒和双势垒异质结构的输运性质。异质结构是晶格匹配的。所考虑的单屏障系统由石墨电极之间的多达五个h-BN或BC $_{2}$ N单原子层（Bernal堆叠）的层组成。h-BN势垒的透射概率表现出两种不寻常的行为：由于石墨和介电层中的状态之间的晶体动量失配，在经典允许的能量区域中它也非常低，并且它仅弱地依赖于h-BN间隙中的能量，因为h-BN的晶体动量的虚部几乎与能量无关。双势垒结构由h-BN膜组成，该h-BN膜由多达三个石墨烯层隔开。我们发现，已经有五层的h-BN强烈抑制石墨引线之间的传输，并且不能观察到共振隧穿，因为能量色散关系不能在垂直和横向分量中解耦。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
Photo-induced Doping in Graphene/Boron Nitride Heterostructures
分层材料堆叠的设计，其中相邻层通过范德华力相互作用[1]，使得具有不同电学，光学和机械特性的各种二维晶体的组合成为可能，并出现了新的物理现象和器件功能[2-8]。在这里，我们报告光诱导掺杂的范德华异质结构（VDH）的石墨烯和氮化硼层组成。它使得能够用可见光灵活且可重复地写入和擦除石墨烯中的电荷掺杂。我们证明了这种光诱导掺杂保持了石墨烯-氮化硼（G/BN）异质结构的高载流子迁移率，这类似于半导体异质结中使用的调制掺杂技术，并且可以用于产生空间变化的掺杂分布，例如pn结。我们发现，这种光致掺杂产生从微观耦合的光和电响应的G/BN异质结构，其中包括在氮化硼中的缺陷跃迁的光激发，在石墨烯中的电输运，和氮化硼和石墨烯之间的电荷转移。
2014-02-19 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
Enhanced electron-phonon coupling in doubly aligned hexagonal boron nitride bilayer graphene heterostructure
具有相似晶格常数的二维材料的异质结构中的相对扭转角导致电子性质的显著改变。在这里，我们调查的电气和磁输运性质的双层石墨烯（BLG）封装在两个六方氮化硼（hBN）晶体，其中顶部和底部的hBN旋转排列与双层石墨烯的扭转角$θ_t\sim 0^{\circ} \text{and}~ θ_b < 1^{\circ}$，分别。这导致形成两个莫尔超晶格，在空穴和电子掺杂区中，在载流子密度$n_{s1}$和$n_{s2}$处出现卫星电阻率峰值，以及在零载流子密度处出现电阻率峰值。此外，我们测量了电阻率（$ρ$）的温度（T）依赖性。在10 ~ 50 K范围内，$n_{s1} <n<n_{s2}$密度区的电阻率随温度呈线性增加，斜率d $ρ$ /dT $\sim$为8.5~ $Ω$ /K。d $ρ$ /dT的大斜率归因于最近在具有顶部和底部hBN的双排列石墨烯中由于重构的能带中的费米速度的抑制而产生的增强的电子-声子耦合，这是理论上预测的。我们的结果建立了双排列莫尔系统的独特性，以调整电子-声子耦合的强度和修改多层异质结构的电子性质。
2021-05-30 cond-mat.mes-hall
Thermal boundary conductance and phonon transmission in hexagonal boron nitride/graphene heterostructures
现代微电子中功率密度的增加导致了热管理挑战，这可能导致性能和可靠性的下降。在许多大功率电子器件中，不同材料界面处的边界热导（TBC）限制了器件的功耗和散热。二维（2D）材料，如石墨烯和六方氮化硼（h-BN），由于其独特的物理特性，在下一代器件中作为导体/绝缘体对引起了人们的兴趣;然而，必须了解界面处的热传输，以准确预测由这些材料组成的异质结构的性能。我们使用时域热反射（TDTR）来估计h-BN和石墨烯的界面处的TBC为35.1MW/m2·K。我们比较了声子传输和TBC在h-BN/石墨烯界面预测的两种不同配方的扩散失配模型（DMM）的各向异性材料。分段各向异性DMM模型，它使用两个不同的声子速度附近的中心和边缘的第一布里渊区，结果更好地预测声子传输率。TBC的声子传输和温度依赖性证实了石墨烯和h-BN的ab平面和c平面纵向声学分支中的弯曲分支是实现A-DMM和PWA-DMM模型时的主要贡献者。本文所采用的方法可用于其他二维材料的异质结构。
2019-03-15 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
Fe intercalation under graphene and hexagonal boron nitride in-plane heterostructure on Pt(111)
限制在sp2杂化二维材料和固体载体之间的金属纳米结构由于其在新纳米技术中的潜在应用而引起人们的关注。在明确定义的条件下进行模型研究对于理解2D覆盖下的现象的基本方面是有价值的。在这项工作中，我们使用光谱和显微镜技术相结合，研究了铁原子通过单层混合石墨烯和六方氮化硼在Pt（111）上的嵌入。铁的热激活扩散优先在石墨烯下进行，并且仅部分在六方氮化硼区域下进行。当氧与铁共吸附时，插层速率较高，并观察到B_2O_3和含氧B-C物种的形成。我们的研究结果表明，限制铁磁层下的异质结构的石墨烯和六方氮化硼与潜在的技术影响，在自旋电子学，磁数据存储或化学领域的2D覆盖的可能性。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Twist-controlled resonant tunnelling in graphene-boron nitride-graphene heterostructures
由二维原子晶体制成的范德华异质结构技术的最新发展已经导致了对新物理现象的观察，如金属-绝缘体转变和库仑阻力，以及功能器件的实现，如隧道二极管，隧道晶体管和光伏传感器。不仅通过选择叠层中的材料，而且还通过通过调节组件层的内置应变和相对取向可实现的附加微调，可获得对电子特性的前所未有的控制程度。在这里，我们展示了如何仔细对齐两个石墨烯电极的晶体取向，在晶体管器件中由一层六方氮化硼（hBN）隔开，可以实现共振隧穿，保持电子能量，动量和潜在的手性。我们展示了器件特性中的谐振峰和负微分电导如何引起可调谐的射频振荡电流，该电流具有未来高频技术的潜力。
2014-09-08 cond-mat.mes-hall
van der Waals heterostructure for photocatalysis: Graphitic carbon nitride and Janus transition-metal dichalcogenides
通过分解水将太阳能转化为化学能是产生可持续和可再生解决方案而不对环境造成有害影响的有前途的手段。在这方面，二维半导体作为潜在的催化剂，在这里，我们结合Janus过渡金属二硫属化物（MoXY，X/Y = S，Se，Te）和石墨碳氮化物的范德华异质结构。在第一性原理计算中，我们研究了决定光催化活性的电子，光学和激子性质。由于内部电场，光生电子和空穴在MoXY层中分离，并且还产生用于氧化还原反应的高过电位。在这些异质结构纳米复合材料中，高光学吸收跨越整个可见光和近紫外区。此外，较低的激子结合，计算在二维类氢模型，表明有效的电荷分离。在这种异质结构的光催化性能的巨大的可调谐性应吸引相当大的理论和实验的关注在未来。
2019-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Excellent electronic transport in heterostructures of graphene and monoisotopic boron-nitride grown at atmospheric pressure
六方氮化硼（BN）是为数不多的层状绝缘体之一，在二维材料研究中起着至关重要的作用。特别是，用高压技术生长的BN已被证明是石墨烯和相关2D材料的优异衬底材料，但同时非常难以替代。在这里，我们报告了一种在大气压下生长的方法，作为生产高质量石墨烯/BN异质结构的BN的真正替代方案。该方法不仅更可扩展，而且还允许生长同位素纯化的BN晶体。我们采用拉曼光谱，阴极射线发光，和电子输运测量，以显示这种单一同位素BN的高品质和石墨烯为基础的异质结构的潜力。我们的异质结构的优异的电子性能被证明是由发达的分数量子霍尔态，弹道输运在距离周围$10\,\mathrm{μm}$在低温和电子-声子散射有限的运输在室温下。
2019-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable band gaps in bilayer graphene-BN heterostructures
研究了外加电场对六方氮化硼片层间双层石墨烯带隙的影响。利用密度泛函理论，我们表明，间隙是连续可调的从0到0.2 eV，是强大的堆叠无序。此外，氮化硼片不改变自支撑双层石墨烯的基本响应，除了额外的屏蔽。计算表明，石墨烯-氮化硼异质结构可以为石墨烯基电子器件提供可行的途径。
2010-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge transport and electron-hole asymmetry in low-mobility graphene/hexagonal boron nitride heterostructures
石墨烯/六方氮化硼（G/ $h$ -BN）异质结构为开发纳米电子器件和探索周期性超晶格势调制下石墨烯中的相关态提供了一个极好的平台。在这里，我们报告近$0^{\circ}$扭曲的G/ $h$ -BN异质结构的输运测量。研究的异质结构是通过干转移和热退火工艺制备的，并在低迁移率制度（约$3000~\mathrm{cm}^{2}\mathrm{V}^{-1}\mathrm{s}^{-1}$在1.9 K）。在异质结构的空穴输运侧观察到了复制的狄拉克谱和霍夫施塔特蝴蝶谱，但在电子输运侧没有观察到。我们将所观察到的电子空穴不对称性与导带和价带中的开隙之间存在的较大差异以及低迁移率G/ $h$ -BN异质结构中电子输运侧的带间贡献的强烈增强相关联。我们还发现，在中心狄拉克点和空穴分支二次狄拉克点处的能隙较大，表明在G/ $h$ -BN异质结构中存在较强的石墨烯-衬底相互作用和电子-电子相互作用.我们的结果提供了额外的有用的洞察G/ $h$ -BN异质结构的输运机制。
2018-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resilient Growth of Highly Crystalline Topological Insulator-Superconductor Heterostructure Enabled by Ex-situ Nitride Film
本文提出用难熔TiN（111）作为超导层生长高结晶拓扑绝缘体-超导体异质结构，该方法无需原位解理或生长，TiN表面抗污染性强，可支持Bi2Se3可回收生长，为实用拓扑量子比特器件的实现铺平道路。
2024-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Commensuration torques in double-moiré twisted trilayer hexagonal boron nitride and graphene heterostructures
University of Seoul（首尔大学）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所（ICN2，西班牙高等科学研究委员会和巴塞罗那独立科学研究所））
通过大规模原子弛豫研究双莫尔扭曲三层六方氮化硼和石墨烯异质结构中公度驱动的扭矩和角度锁定，发现双莫尔公度产生局部能量最小值和扭矩反转，而石墨烯/六方氮化硼体系中全局能量最小值可与双莫尔公度角重合。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall
Extremely large magnetoresistance in few-layer graphene/boron-nitride heterostructures
在原子水平上理解磁阻，即电阻在外部磁场上的变化，从根本上和技术上都有很大的兴趣。石墨烯和其他二维层状材料提供了一个前所未有的机会，探索在其结构形成的初期阶段的磁阻。在这里，我们报告了在400 K下~ 2，000%的极大局部磁阻和在300 K下9 T下> 90，000%的非局部磁阻，在几层石墨烯/氮化硼异质结构中。局部磁阻被理解为起因于在正常磁场下跨越少层石墨烯的各个层的大的差分传输参数，诸如载流子迁移率，而非局部磁阻是由于磁场引起的Ettingshausen-Nernst效应。非局部磁阻表明基于石墨烯的栅极可调谐热开关的可能性。此外，我们的研究结果表明，石墨烯异质结构可能是有前途的磁场传感应用。
2015-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defeating Broken Symmetry with Doping: Symmetric Resonant Tunneling in Noncentrosymetric Heterostructures
极性异质结中的共振隧穿输运与几何贝里相产生的极化场密切相关。在这些结构中，量子限制的结果不仅在一个离散的电子光谱，而且在内置的极化电荷表现出破坏反转对称沿运输方向。因此，电子相对于电流方向经历高度不对称的量子干涉效应。通过采用掺杂来对抗对称性破缺，我们确定性地控制通过GAN/AlN共振隧穿二极管的共振传输，并实验证明了在非中心对称双势垒电位的对称共振隧穿注入的恢复。
2023-03-15 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
Van der Waals stacked multilayer in-plane graphene/hexagonal boron nitride heterostructure: its interfacial thermal transport properties
结合垂直和平面二维（2D）异质结构开辟了使用2D原子层构建块创建前所未有的架构的可能性。这种混合异质结构的热输运性质，在纳米电子学中的各种应用的关键，但是，还没有得到彻底的探讨。本文通过弱范德华相互作用构建了两种多层共面石墨烯/六方氮化硼（Gr/h-BN）异质结构（即混合异质结构），并采用非平衡分子动力学（NEMD）模拟方法系统地研究了它们的界面热导率（ITC）对层数的依赖性.计算结果表明，两种结构的多层面内Gr/h-BN异质结构（MIGHHs）的ITC都随着层数n的增加而减小，并在n = 3时达到饱和。令人惊讶的是，我们发现MIGHH比单层面内Gr/h-BN异质结构更有利于界面热传输，这与通常认为Gr和h-BN的多层结构抑制声子传输的观点形成强烈对比。通过热通量、温度跃变、应力集中因子、声子振动谱重叠和声子参与比的分析，探讨了这些现象的物理机制。特别地，通过改变MIGHH的堆叠角度，由于热整流行为，可以获得更高的ITC。此外，我们发现，ITC在MIGHH可以很好地调节通过控制层之间的耦合强度。我们的研究结果对于理解多层面内Gr/h-BN异质结构的界面热输运行为具有重要意义，并有望在探索其新的物理和应用方面引起广泛的兴趣。
2019-06-20 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
Control of excitons in multi-layer van der Waals heterostructures
本文报道了由\Mo*和六方氮化硼（hBN）原子薄层构成的双量子阱范德华异质结中激子的实验研究。中性和带电激子的发射受门电压、温度以及螺旋度和光激发功率的控制。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall
Highly confined low-loss plasmons in graphene-boron nitride heterostructures
石墨烯等离子体被预测同时具有超强的场约束和非常低的阻尼，使深亚波长超材料，单光子非线性，非常强的光-物质相互作用和纳米光电开关的新型器件成为可能。虽然所有这些伟大的前景都需要低阻尼，但到目前为止，观察到了强等离子体阻尼，石墨烯中的杂质散射和多体效应都被认为是可能的解释。随着范德华异质结构的出现，已经开发了将石墨烯与其他原子平坦材料集成的新方法。在这封信中，我们利用近场显微镜图像传播的等离子体在高品质的石墨烯封装在两个薄膜的六方氮化硼（h-BN）之间。我们确定色散，特别是等离子体激元阻尼在真实空间。我们发现了前所未有的低等离子体激元阻尼结合强场约束，并确定了主要的阻尼通道作为内在的热声子在石墨烯和介电损耗的h-BN。对低等离子体激元阻尼的观测和深入理解是石墨烯纳米光子和纳米光电子器件发展的关键。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of phonon and defect-assisted tunneling in planar metal-hexagonal boron nitride-graphene junctions
电子隧道光谱测量的范德华异质结组成的金属和石墨烯（或石墨）电极分离的原子薄的六方氮化硼隧道势垒。低电压下的隧穿电导dI/dV相对较弱，在|V|~50 mV附近可重复观察到强增强。虽然在低能量下的弱隧穿归因于在动量空间中金属和石墨烯费米表面没有实质性重叠，但在较高能量下的增强表明非弹性过程的开始，其中异质结构中的声子提供连接费米表面所需的动量。在隧道电流的二阶导数中的显著峰值，在其中隧道结中的已知声子模式具有高态密度的电压下观察到。此外，在这些器件中还观察到归因于氮化硼中纳米级缺陷的单电子充电的隧穿电导的特征。石墨烯的小的电子态密度允许这些缺陷态的充电光谱被静电调谐，导致在隧穿电导中的库仑钻石。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall
Valley-dependent tunneling through electrostatically created quantum dots in heterostructures of graphene with hexagonal boron nitride
本研究提出利用KPFM诱导电势在石墨烯/hBN异质结构中实现谷滤波，通过紧束缚模型分析表明，当费米能$E_F$与电势$U_0$同号时可控制谷极化，为无需外部磁场的谷滤波提供了新方法。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
Moiré Periodic and Quasiperiodic Crystals in Heterostructures of Twisted Bilayer Graphene and Hexagonal Boron Nitride
本研究通过叠加三层原子晶体构建双重莫尔势，在转角双层石墨烯/hBN异质结构中发现周期与准周期莫尔晶体，揭示自对准机制，为研究准周期晶体电子特性提供合成平台。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
Triplet excitation and electroluminescence from a supramolecular monolayer embedded in a boron nitride tunnel barrier
我们发现，通过剥离的少层六方氮化硼（hBN）薄片表面上的氢键稳定的有机分子的有序单层可以并入到具有完整的少层石墨烯接触的范德华异质结构中，形成分子/2D混合隧穿二极管。电子可以在施加的电压VSD下隧穿通过hBN/分子势垒，并且我们观察到来自激发单重态的分子电致发光，其中发射的光子能量> eVSD，表明能量高达~ 1 eV的上转换。我们发现，隧道电子激发嵌入的分子进入单重态在两个步骤的过程中，通过一个中间的三重态通过非弹性散射，也观察到直接发射的三重态。这些异质结构提供了一种固态器件，其中自旋三重态，这不能产生的光学跃迁，可以可控地激发，并提供了一种新的途径，以研究物理，化学和量子自旋为基础的应用三重态的产生，发射和分子光子上转换。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall
Single- and narrow-line photoluminescence in a boron nitride-supported MoSe$_2$/graphene heterostructure
由范德华材料制成的异质结构提供了一个模板，以研究原子级尖锐的异质界面的邻近效应。特别是，近场电荷和能量转移的异质结构由半导体过渡金属二硫属化物（TMD）已吸引了兴趣，设计模型的2D“施主-受主”系统和新的光电元件。在这里，使用拉曼散射和光致发光光谱，我们报告了一个全面的表征的二硒化钼（MoSe $_2$）单层沉积到六方氮化硼（hBN）和覆盖的单层和双层石墨烯。与原子级平坦的hBN衬底一起，单个石墨烯外延层足以钝化MoSe $_2$层并提供均匀的环境，而不需要额外的覆盖层。结果，我们没有观察到光诱导掺杂在我们的异质结构和MoSe $_2$激子线宽得到窄至1.6 meV，因此接近均匀的极限。半金属石墨烯层中和2D半导体，并实现皮秒非辐射能量转移，其猝灭来自长寿命状态的辐射复合。因此，来自中性带边激子的发射在很大程度上主导MoSe $_2$ /石墨烯异质结构的光致发光光谱。由于该激子在低温下具有皮秒辐射寿命，与能量转移时间相当，因此在单层和双层石墨烯的存在下，其低温光致发光仅分别被$3.3 \pm 1$和$4.4 \pm 1$的因子淬灭。最后，虽然我们的裸MoSe $_2$ hBN表现出可忽略不计的谷极化在低温和近共振激发下，我们表明，接口MoSe $_2$与石墨烯产生一个单线发射器的谷极化和相干度高达$\sim 15\,\%$。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-Defined One-Dimensional Channel and Broken Symmetry States in MoS$_2$ van der Waals Heterostructures
我们已经实现了具有栅控石墨烯接触的封装的三层MoS $_2$器件。在1.9~K温度下，在密度为3 $\times$ × 10 $^{12}$ ~cm $^{-2}$时，观察到高达7000~cm $^{2}$ /（Vs）的电子迁移率. Shubnikov-de Haas振荡起始于低至0.9 T的磁场。所观察到的3倍朗道能级简并可以基于谷塞曼效应来理解。负偏置分裂栅电极允许我们形成一个沟道，可以完全夹断足够大的栅极电压。测得的电导显示平台状的功能。
2017-07-21 cond-mat.mes-hall
Suppression of 1/f Noise in Near-Ballistic h-BN-Graphene-h-BN Heterostructure Field-Effect Transistors
我们研究了Si/SiO_2衬底上的氮化硼-石墨烯-氮化硼异质结场效应晶体管的低频1/f噪声（f为频率）。该器件沟道是用包裹在两层六方氮化硼之间的单层石墨烯实现的。该晶体管在室温下的载流子迁移率在30000至36000 cm 2/Vs的范围内。已经确定，在这种器件中，归一化到沟道面积的噪声谱密度可以被抑制到5 x 10^-9 μm2 Hz^-1，这比Si/SiO2上的非封装石墨烯器件低x5 - x10倍。噪声抑制的物理机制归因于沟道中的载流子与SiO2栅介质中的陷阱和表面缺陷的屏蔽。所得结果对石墨烯的电子和光电应用具有重要意义。
2015-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical detection of hyperbolic phonon-polaritons in heterostructures of graphene and boron nitride
利用六方氮化硼的双曲声子-极化激元（HPP）可以在深亚波长尺度上控制中红外波段的光特性。当作为波导模式传播时，HPP可以将电场集中在选定的纳米体积中。这种行为是许多应用的核心，包括亚衍射成像和传感。在这里，我们采用HPPs在h-BN和石墨烯的异质结构作为新的纳米光电平台，通过结合石墨烯中的高效热载流子光转换和h-BN的双曲线性质的好处。我们证明了HPP的电检测引导他们走向石墨烯pn结。我们将激光束照射到异质结构下方金属栅极的间隙上，在那里光被转换为HPP。然后，HPP作为受限射线传播，加热石墨烯，导致强光电流。这一概念被用来提高中红外光电探测器的外部响应度，克服了石墨烯pn结探测器由于其小的有效面积和弱吸收而受到的限制。此外，由于HPP，这种类型的探测器具有可调的频率选择性，这与其高响应度相结合，为高效的高分辨率中红外成像铺平了道路。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Efficacy of Boron Nitride Encapsulation against Plasma-Processing in van der Waals Heterostructures
二维（2D）过渡金属二硫属化合物（TMDC）在光学、电子学、催化和储能等领域的应用是研究热点。当封装在无电荷无序的环境中时，它们的光学和电子性质可以显著增强。由于六方氮化硼（h-BN）是原子级薄，高度结晶，是一种强绝缘体，它是最常用的二维材料封装和钝化TMDC之一。在这份报告中，我们研究了如何在半导体器件制造和后处理过程中经常使用的高能氩等离子体中，BH-BN屏蔽底层MoS 2 TMDC层。像差校正扫描透射电子显微镜用于分析缺陷形成的h-BN和二硫化钼层，这些观察结果与拉曼和光致发光光谱。我们的研究结果强调，h-BN是短等离子体暴露（< 30秒）的有效屏障，但对于较长的暴露无效，这导致底层MoS 2中的广泛的撞击损伤和非晶化。
2020-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
In situ engineering hexagonal boron nitride in van der Waals heterostructures with selective SF6 etching
本文提出温和选择性 SF6 刻蚀及前后处理工艺，可原位打开并图形化范德华异质结顶部 hBN，同时保持石墨烯的原子级平整表面与高迁移率等优异电子性能。
2025-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous optical response of graphene on hexagonal boron nitride substrates
石墨烯/hBN异质结构可以被认为是下一代光电子学的基本构建块之一，主要是由于创纪录的高电子迁移率。然而，目前，尽管石墨烯/hBN异质结构的兴趣越来越大，但石墨烯的固有光学性质的研究仅限于标准衬底（SiO2/Si，玻璃，石英）。这可以归因于一个具有挑战性的任务，确定hBN的强各向异性介电张量的总光学响应。在这项研究中，我们克服了这个问题，通过成像光谱椭圆偏振利用同时分析hBN的光学响应与石墨烯单层。我们的技术使我们能够从石墨烯/hBN异质结构中检索石墨烯在250-950 nm的宽光谱范围内的光学常数。我们的结果表明，石墨烯在hBN上的吸收可能超过石墨烯在SiO2/Si上的吸收约60%。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz photodetection in scalable single-layer-graphene and hexagonal boron nitride heterostructures
单层石墨烯（SLG）独特的光电特性是开发从X射线到微波等广泛频率范围内的光子器件的理想选择。在太赫兹（THz）范围（0.1-10 THz频率）中，这导致了具有最先进性能的光调制器、非线性源和光电探测器的发展。一个关键的挑战是以可扩展的方式将基于SLG的有源元件与预先存在的技术平台集成，同时保持性能水平不受干扰。在这里，我们报告的发展，室温太赫兹探测大面积SLG，生长的化学气相沉积（CVD），集成在天线耦合场效应晶体管。我们选择性地激活的光热电检测动力学，我们采用不同的介电配置上的SLG上的Al 2 O3有和没有大面积的CVD hBN盖帽，以研究其对SLG的热电性能支撑光电探测的影响。在零偏工作条件下，响应时间约为5 ns，噪声等效功率约为1 nWHz-1/2。这表明了可扩展的，大面积的，分层材料异质结构的太赫兹探测的可行性。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
An accurate description of the structural and electronic properties of twisted bilayer graphene-boron nitride heterostructures
扭曲双层石墨烯（TBG）自从在所谓的魔角处发现关联相以来，已经成为凝聚态领域的焦点。有趣的是，衬底对TBG的电子性质的作用尚未完全阐明。到目前为止，为了理解这种效应而进行的大部分理论工作都是使用连续介质模型进行的。在这项工作中，我们已经走了一步，并研究了异质结构的TBG和hBN使用原子紧束缚模型与半经典的分子动力学，考虑到弛豫效应。我们发现，hBN衬底的存在对TBG的能带结构具有显著的影响，即使在TBG和hBN不对齐的情况下。具体而言，衬底诱导大的质量间隙和强的伪磁场，这打破了层简并。有趣的是，这种简并可以用第二hBN层恢复。最后，我们还发展了一个描述紧束缚能带结构的连续模型。我们的研究结果表明，结合半经典分子动力学的实空间紧束缚模型是一个强大的工具来研究超莫尔系统的电子性质，并使用这种实空间的方法可能是关键，以解释某些实验结果，其中基板的效果起着重要的作用。
2021-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermoelectric Transport in Graphene/$h$-BN/Graphene Heterostructures: A Computational Study
基于Boltzmann电子输运理论，采用基于平面波方法的密度泛函理论计算的能带结构，对石墨烯（G）/六方氮化硼（BN）/G三明治异质结构的热电输运性质进行了第一性原理研究.对夹在石墨烯层之间的具有三种不同布置的三层、四层和五层BN层进行计算，以获得$T\sim 25-400$ K范围内的塞贝克系数和功率因数。利用分子动力学（MD）方法，在超大模拟单元下，计算了异质结的热导率（$K$），并最终得到了异质结的品质因数（$ZT$）。这些结果与最近报道的实验测量结果一致。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Moderate-temperature near-field thermophotovoltaic systems with thin-film InSb cells
对基于石墨烯-六方氮化硼异质结构和薄膜InSb $\sim$- $n$结的近场热光伏系统进行了理论研究。两个近场系统与不同的发射器的性能进行了仔细检查。一个近场系统由石墨烯-六方-氮化硼-石墨烯三明治结构作为发射体组成，而另一个系统具有由双石墨烯-六方-氮化硼异质结构制成的发射体。结果表明，这两个系统具有更高的输出功率密度和能量效率比近场系统的基础上单石墨烯六方氮化硼异质结构。前者的最佳输出功率密度可达$1.3\times10^{5}~\rm{W\cdot m^{-2}}$，而最佳能量效率可达卡诺效率的$42\%$。我们分析了潜在的物理机制，导致所提出的近场热光伏系统的优异性能。我们的研究结果是有价值的高性能中温热光伏系统作为有吸引力的热-电能转换（废热回收）设备。
2021-01-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Exciton Transport under Periodic Potential in MoSe2/WSe2 Heterostructures
最近，实验证实了通过堆叠两个晶格失配的过渡金属二硫属化物（TMD）单层形成的异质结构中的莫尔超晶格导致受限激子态的预测形成。TMD异质结构中的这种周期性势起到扩散势垒的作用，其影响层间激子（电子和空穴在空间上集中在不同单层中）的能量传输和动力学。理解激子在这种条件下的输运对于建立作为下一代器件平台的材料系统是必不可少的。在这项工作中，我们实验量化的层间激子在六方氮化硼（hBN）封装，钼二硒钨/二硒化物（MoSe 2/WSe 2）异质结构中经历的扩散势垒通过研究激子输运在不同温度下。
2020-02-04 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
Kagomé network of chiral miniband-edge states in double-aligned graphene-hexagonal boron nitride structures
扭子异质结构是近年来出现的一类新型量子电子材料，其性质由相邻二维材料之间的扭角决定。在这里，我们研究了封装在六方氮化硼（hBN）中的石墨烯（G）中的莫尔超晶格迷你带，该超晶格迷你带与顶部和底部hBN晶体几乎完美对齐。我们表明，对于hBN层的晶胞取向局部破坏石墨烯晶格的反转对称性，hBN/G/hBN结构具有拓扑保护的手征态的Kagomé网络，其能量靠近迷你带边缘，沿着传播具有不同迷你带陈数的区域分离线。
2022-12-21 cond-mat.mes-hall
