中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近年隨著(zhù)扭轉角在魔角范圍（~1.1°）的雙層石墨烯中新奇量子現象的發(fā)現，扭轉雙層石墨烯的研究愈發(fā)受到關(guān)注。因此，催生了新的研究領(lǐng)域——twistronics。常規雙層石墨烯是通過(guò)AB堆垛形成的穩定結構，而對于扭轉雙層石墨烯，其表面會(huì )展現出摩爾條紋超晶格，且該超晶格周期與雙層石墨烯能帶結構會(huì )隨著(zhù)扭轉角度的變化而改變。目前，實(shí)驗室小扭轉角雙層石墨烯多是通過(guò)微機械剝離法與手工堆垛方法制備，如何通過(guò)生長(cháng)的方法直接制備小扭轉角雙層石墨烯是當前需要解決的重要課題。
近日，中國科學(xué)院上海微系統與信息技術(shù)研究所研究員王浩敏課題組與清華大學(xué)教授李群仰團隊合作，首次報道了在六角氮化硼（h-BN）表面通過(guò)化學(xué)氣相沉積法制備具有不同扭轉角的雙層石墨烯研究工作，并發(fā)現小扭轉角雙層石墨烯的局域原子重構對其垂直電導的影響。11月20日，相關(guān)研究成果以Abnormal conductivity in low-angle twisted bilayer graphene為題，在線(xiàn)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上（Science Advances, 6, eabc5555, 2020）。
上海微系統所課題組提出了通過(guò)非平衡化學(xué)氣相沉積法在h-BN表面制備不同扭轉角度雙層石墨烯的新方法：通過(guò)在h-BN表面首先制備單層多晶石墨烯薄膜，之后在其表面進(jìn)行石墨烯單晶疇生長(cháng)，最終實(shí)現h-BN表面具有不同扭轉角度的雙層石墨烯制備。研究人員與李群仰教授課題組合作，采用導電原子力顯微鏡（C-AFM）測量對比了不同扭轉角度雙層石墨烯垂直電導情況，發(fā)現小扭轉角雙層石墨烯中垂直電導的反常角度依賴(lài)性?？蒲腥藛T與北京科技大學(xué)高磊副教授課題組合作，借助原子級界面接觸質(zhì)量模型、密度泛函理論計算和掃描隧道顯微鏡的高分辨表征，進(jìn)一步揭示小扭轉角下的反常電導行為源于雙層石墨烯的局部原子重構導致的平均載流子濃度的降低。該研究首次揭示范德華材料中原子級重構對垂直電導率的貢獻，為理解小扭轉角范德華材料獨特的物理行為提供了指導，也為設計和優(yōu)化二維材料的電學(xué)性能提供了新思路。
清華大學(xué)博士生張帥、宋愛(ài)生與上海微系統所陳令修博士為論文的共同第一作者，清華大學(xué)教授李群仰、上海微系統所研究員王浩敏和北京科技大學(xué)副教授高磊為論文通訊作者。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院戰略性先導科技專(zhuān)項（B類(lèi)）計劃和上海市科委基金的資助。
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