Комбинация графена и нитрида бора приводит к созданию новой трехслойной сверхрешетки

Как правило, электрические свойства атомарно тонкого графена и слоя нитрида бора изменяются, когда эти материалы объединяются под слегка повернутым углом.

[Слойграфена(черный)изатомовгексагональнорасположенныхатомовуглеродарасположенмеждудвумяслояминитридаборакоторыетакжерасположенышестиугольноснемногодругимразмеромПерекрытиесоздаетсотовыеузорыразныхразмеров(ФотопредоставленоШвейцарскиминститутомнанонаукиБазельскийуниверситет)

Теперь физики из Университета Базеля впервые продемонстрировали, что комбинация с третьим слоем может также привести к новым свойствам материала в трехслойном сэндвиче из нитрида бора и углерода. Этот метод значительно улучшает число потенциальных искусственных материалов, сообщают физики в научном журнале Nano Letters .

В прошлом году американские исследователи вызвали сильный переполох, когда продемонстрировали, что графен становится сверхпроводником, когда два уложенных друг на друга графеновых слоя поворачиваются на «магический» угол в 1,1 градуса, что является замечательным примером того, как совершенно новые электрические свойства могут быть изготовлены путем объединения атомарно тонких материалов.

Точное выравнивание

Теперь исследователи из Швейцарского института нанонауки и физического факультета в Базельском университете сделали еще один шаг вперед. Команда разместила слой графена между парой слоев нитрида бора, который обычно помогает защитить структуру чувствительного углерода. При этом исследователи очень точно выровняли слои с кристаллической решеткой графена.

Воздействие, замеченное физиками в группе профессора Кристиана Шененбергера, часто называют муаровым паттерном: то есть наложение двух стандартных паттернов приводит к новому паттерну, который имеет большую периодическую решетку.

Новая трехслойная сверхрешетка

Эффекты такого типа сверхрешеток также наблюдал Луюнь Ван, исследователь из команды Шененбергера и член аспирантской школы SNI, когда он интегрировал слои графена и нитрида бора. Атомы расположены в шести слоях во всех слоях; их наложение друг на друга приводит к более крупным регулярным рисункам, размер которых зависит от угла между слоями.

Уже было продемонстрировано, что, хотя это работает с двухслойной комбинацией нитрида бора и графена, эффекты, вызванные вторым слоем нитрида бора, еще не обнаружены.

Когда физики Базельского университета провели испытания с тремя слоями, между графеном и верхним и нижним слоями нитрида бора образовалась пара сверхрешеток, соответственно. Когда все три слоя были наложены друг на друга, это привело к еще большей надстройке, чем это возможно, только с одним слоем.

Исследователи чрезвычайно заинтересованы в таких видах синтетических материалов, потому что различные муаровые узоры могут применяться для модификации или искусственного создания инновационных свойств электронных материалов.

Проще говоря, атомные структуры определяют поведение электронов в материале, и мы комбинируем различные естественные структуры для создания новых синтетических материалов. Теперь мы обнаружили эффекты в этих специализированных электронных устройствах, которые соответствуют трехслойной надстройке .

Д-р Андреас Баумгартнер, руководитель проекта, Базельский университет

Муар 2hBN увеличил промежуточное значение от тета1 0 до 10 градусов, тета2 3 градуса (в пересчете). (Видео предоставлено Швейцарским институтом нанонауки, Базельский университет)

Source link