| 이중층－이중층 회전각 그래핀의 관련 절연상태에 관한 성과 | ||
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 중국과학원 물리연구소, 베이징응집물질물리국가연구센터 나노물리장치실험실 N07 프로젝트팀은 AB 적층 이중층 그래핀으로부터 시작하여 이중층－이중층 그래핀("2+2") 요술각(Magic Angle) 시스템을 연구하였다. 단일 AB 적층 이중층 그래핀이 수직 원자 평면의 변위 전기장 작용 하에 제로 에너지 페르미면(fermi surface) 부위에서 에너지갭을 열어 "멕시코 모자"식의 에너지밴드 구조를 형성하는 점을 감안해 연구팀은 AB 적층 이중층 그래핀으로 구축한 회전각 이중층－이중층 그래핀 시스템을 제안하였다. 동 시스템에도 마찬가지로 전자 플랫벨트(Flat Belt)가 존재하며 플랫벨트 구조 또한 변위 전기장의 조절을 받을 수 있다. 연구팀은 적층 천이 기술을 사용해 1.06°－1.33° 범위의 회전각도를 가진 많은 샘플을 제조하였다. 또한 상단 격자와 하단 격자를 통해 캐리어 농도 및 수직 전기장 세기를 독립적으로 조절하였고 전기수송 측정 수단을 이용해 해당 시스템의 전자 강상관 효과를 체계적으로 연구하였다. 아울러 회전각 이중층－이중층 그래핀 시스템 중 첫 번째 전도대(conduction band) 반충전시 금속－절연체 상변화가 확실히 발생함을 발견하였다. 이로써 해당 시스템 중 플랫벨트로 인한 강상관 효과를 입증하였다. 관련 실험 결과는 강속박 모델(tight-binding model)의 에너지밴드 계산 결과와 일치하다. 이외 반충전 관련 절연상태에 대한 변위 전기장의 조절작용도 검증하였다. 유한 변위 전기장(0.2V/nm<|D|/ε0<0.6 V/nm) 조건에서 관련 절연상태는 발생해서부터 증강되고 나중에 소실되는 비단조성 변화를 경과하였다. 변위 전기장 조건에서 관련 절연상태의 응답은 변위 전기장이 플랫벨트 벨트폭 및 플랫벨트 양측 단일 입자 에너지갭 크기에 대한 조절에서 비롯되었다. 이로부터 "2+2" 요술각 그래핀 중 변위 전기장은 캐리어 농도, 회전각 각도 외에 전자 관련 세기를 조절하는 자유도가 될 수 있음을 입증한다. 정보출처 : https://mp.weixin.qq.com/s/_0aKs9rj_m1-F83c3H-KfQ |
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