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科学家发现证据表明双层石墨烯具有完全无电阻传导电流的特性

导读碳原子形成键的可能性有很多。因此,纯碳可以以多种形式存在,如金刚石、石墨、纳米管、足球分子或具有六边形网格的蜂窝、石墨烯。这种奇怪

碳原子形成键的可能性有很多。因此,纯碳可以以多种形式存在,如金刚石、石墨、纳米管、足球分子或具有六边形网格的蜂窝、石墨烯。这种奇怪、严格的二维材料导电性能非常好,但它不是超导体。但也许这可以改变。

超导性的复杂选择

2018年4月,麻省理工学院的一个团队表明,在非常特殊的条件下,有可能在两层石墨烯系统中产生超导形式:由于这个原因,两个六边形网必须相互扭曲。只是1.1的魔角。在这种情况下,在电子结构中形成扁平带。用这种精确调节的扭转从两层石墨烯制备样品是复杂的,并且不适合大规模生产。尽管如此,这项研究还是引起了专家的广泛关注。

平带简易方法

但是有一种更简单的方法来形成平带。一个来自HZB的团队向奥利弗雷德教授和安德烈瓦里卡洛夫博士展示了这一点,并对BESSY II进行了调查。

样本由清华大学的托马斯赛勒教授提供。在那里,它们的使用也适用于生产更大的面积和大量的工艺:碳化硅晶体被加热,直到硅原子从表面蒸发,首先在表面留下单层石墨烯,然后是第二层石墨烯。这两个石墨烯层不会相互扭曲,而只是在彼此之上。

使用ARPES扫描波段结构

在BESSY II,物理学家可以扫描所谓的样本带结构。能带结构提供了关于电荷载流子如何在量子力学允许的状态之间分布以及哪些电荷载流子可以用于传输的信息。BESSY II的角分辨光电子能谱(ARPES)可以使这种测量具有极高的分辨率。

正在审查的一个有趣的领域。

通过对带结构的精确分析,他们确定了以前被忽略的区域。“我们以前研究过双层石墨烯,因为它是带隙半导体,”Varykhalov解释说。“但在BESSY II的ARPES仪器上,分辨率足够高,可以识别出这个带隙旁边的平坦区域。”

“这是一个经过充分研究的系统的监督属性,”第一作者德米特里马尔琴科博士说。“我不知道在这样一个简单而众所周知的系统中,带状结构中有平坦的区域。”

超导?还是需要一点帮助。

这个平坦区域是超导的先决条件,但前提是它位于所谓的费米能级上。在双层石墨烯的情况下,其能级仅比费米能级低200毫电子伏,但通过掺杂外来原子或通过掺杂可以将平坦区域的能级提高到费米能级。施加外部电压,即所谓的栅极电压。

物理学家发现,两个石墨烯层之间以及石墨烯和碳化硅晶格之间的相互作用是形成平坦区的共同原因。“我们可以用很少的参数来预测这种行为,我们可以用这种机制来控制能带结构,”Oliver Rader补充道。

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