Physics of graphene/hexagonal boron nitride heterostructures

石墨烯/六方氮化硼异质结构的物理

基本信息

  • 批准号:
    EP/L013010/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.07万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2013 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

At the foundation of electronics lies the observation that energies of electrons travelling in materials with regular, periodic arrangement of atoms are quantized and restricted to electronic bands. This way, depending on the arrangement of those bands and experimental conditions, some materials conduct and some are insulating. At the same time, we know that another quantizing restriction on the energy of a travelling charged particle can be imposed with magnetic field. Very interesting physics has been predicted for the situation in which those two effects compete with similar strength and the formation of bands interplays with that of magnetic levels, leading to a self-repetitive pattern bearing likeness to self-similar patterns on leaves or those formed by snowflakes. Unfortunately, such electronic band structure patterns remained elusive due to the conditions on the periodicity of the system and magnetic field that need to be fulfilled simultaneously. Recently, it has been shown that the electronic band structure in sandwiches made of graphene and hexagonal boron nitride, two atomically thin materials, becomes such a self-similar pattern. This is because, apart from regular arrangement of atoms within each of the materials, another periodicity known as moiré arises due to complicated overlay between the two atomic layers and can be probed thanks to the outstanding quality of those materials. In this project, I will investigate the electronic properties of graphene/hexagonal boron nitride systems in order to understand the interplay between periodicity and magnetic field quantizations in those structures. I will explore theoretically the result of manipulating the latter by rearranging the layers with respect to each other and suggest what experimental tools give the fullest knowledge of the physics at play. Finally, I will model the self-similar electronic band structure formed in external magnetic field and explore the fascinating physics it is describing.
电子学的基础是观察到,电子在具有规则、周期性原子排列的材料中传播的能量被量子化并限制在电子能带内。通过这种方式,根据这些带的排列和实验条件,一些材料导电,一些材料绝缘。同时,我们知道磁场可以对运动带电粒子的能量施加另一种量子化限制。非常有趣的物理学预测是,这两种效应以相似的强度竞争,并形成与磁能级相互作用的带,导致一种自我重复的图案,类似于树叶上的自相似图案或雪花形成的图案。不幸的是,由于系统周期性和磁场需要同时满足的条件,这种电子能带结构模式仍然难以捉摸。最近,有研究表明,石墨烯和六方氮化硼这两种原子薄材料制成的三明治中的电子能带结构变成了这样的自相似图案。这是因为,除了每种材料中原子的规则排列外,由于两个原子层之间的复杂覆盖而出现了另一个称为莫尔的周期性,由于这些材料的出色质量,可以进行探测。在这个项目中,我将研究石墨烯/六方氮化硼体系的电子性质,以了解这些结构中周期性和磁场量子化之间的相互作用。我将从理论上探索通过重新排列相互之间的层来操纵后者的结果,并建议使用什么实验工具来最充分地了解所起作用的物理知识。最后,我将模拟在外加磁场中形成的自相似电子能带结构,并探索它所描述的迷人的物理。

项目成果

期刊论文数量(10)
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专利数量(0)
Infrared absorption by graphene-hBN heterostructures
  • DOI:
    10.1088/1367-2630/15/12/123009
  • 发表时间:
    2013-12-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Abergel, D. S. L.;Wallbank, J. R.;Fal'ko, Vladimir I.
  • 通讯作者:
    Fal'ko, Vladimir I.
Infrared absorption of closely aligned heterostructures of monolayer and bilayer graphene with hexagonal boron nitride
  • DOI:
    10.1103/physrevb.92.115430
  • 发表时间:
    2015-09-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Abergel, D. S. L.;Mucha-Kruczynski, Marcin
  • 通讯作者:
    Mucha-Kruczynski, Marcin
Tunable Fermi surface topology and Lifshitz transition in bilayer graphene
  • DOI:
    10.1016/j.synthmet.2015.07.006
  • 发表时间:
    2015-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Anastasia Varlet;M. Mucha-Kruczy'nski;D. Bischoff;Pauline Simonet;T. Taniguchi;Kenji Watanabe;V. Fal’ko;T. Ihn;K. Ensslin
  • 通讯作者:
    Anastasia Varlet;M. Mucha-Kruczy'nski;D. Bischoff;Pauline Simonet;T. Taniguchi;Kenji Watanabe;V. Fal’ko;T. Ihn;K. Ensslin
Zero-energy modes and valley asymmetry in the Hofstadter spectrum of bilayer graphene van der Waals heterostructures with hBN
双层石墨烯范德华异质结构与 hBN 的霍夫施塔特光谱中的零能量模式和谷不对称性
  • DOI:
    10.1103/physrevb.94.045442
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chen X
  • 通讯作者:
    Chen X
Moiré miniband features in the angle-resolved photoemission spectra of graphene/ h BN heterostructures
石墨烯/ h BN 异质结构角分辨光发射光谱中的莫尔微带特征
  • DOI:
    10.1103/physrevb.93.085409
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Mucha-Kruczynski M
  • 通讯作者:
    Mucha-Kruczynski M
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