新视角 IT科技 菱形堆垛三层石墨烯中发现电子和声子的强相互作用

菱形堆垛三层石墨烯中发现电子和声子的强相互作用

石墨烯是一种二维材料,具有优异的电、热、力、光等性能。堆垛是石墨烯等二维材料一个独特的结构变化方式,在对称性破缺和电学、光学、磁学以及拓扑现象等方面发挥着重要作用。

近年来,三层石墨烯引发了研究人员的广泛关注。通常,三层石墨烯可呈现出两种不同的堆叠几何构型,分别是菱形堆垛和Bernal堆垛。“这两种堆垛的三层石墨烯具有完全不一样的对称性和电子特性,比如中心对称的菱形堆垛的三层石墨烯具有位移电场可调的能隙,并可展现出一系列Bernal堆垛三层石墨烯不具有的关联物理效应:莫特绝缘态、超导和铁磁等。”论文共同通讯作者、中国科学院物理研究所研究员张广宇说。

三层石墨烯中堆垛相关的电声耦合示意图。

如何理解三层石墨烯菱形堆垛中的这些独特关联物理效应,已成为当前重要研究前沿之一。“电子和声子的相互作用是许多新奇物理现象和量子相变的基础。探索三层石墨烯中堆垛相关的电声相互作用,对于理解物理现象的微观机制以及设计新型光电器件具有重要意义。”论文共同通讯作者、中国科学院物理研究所特聘研究员杜罗军说。

此次,科研人员通过栅电压可调的拉曼光谱和激发频率依赖的近场红外光谱,发现了菱形堆垛三层石墨烯中电子和红外声子之间具有强相互作用。“我们提出了一种简单、无损、高空间分辨的近场光学成像技术,不仅可以鉴别石墨烯的堆垛次序,还可以探索电子-声子强相互作用,这为将来多层石墨烯以及转角石墨烯的研究提供坚实基础。”论文共同通讯作者、国家纳米科学中心研究员戴庆说。

据悉,这项研究为理解菱形堆垛的三层石墨烯中的超导和铁磁等物理效应提供了新的视角。同时,它也为新一代光电调制器和光子芯片的设计提供了相关材料研究的基础。

(受访者供图)

(来源:中国科技网)

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