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《Nature》以色列魏茨曼科学研究所 | 研究透视:石墨烯-量子振荡
2023/11/25 1:41:53 | 浏览:712 | 评论:0

在原子级薄量子材料中,电子能带的异常控制,产生了几个层展emergent现象的发现。然而,目前还没有一种通用的方法,映射先进二维材料器件中的局域能带结构,其中有源层通常嵌入在绝缘层和金属栅中。

今日, 以色列 魏茨曼科学研究所 (Weizmann Institute of Science)Haibiao Zhou, Nadav Auerbach, Matan Uzan,Eli Zeldov等,在Nature上发文,基于扫描超导量子干涉装置,在一个模型系统(具有双栅的伯纳尔Bernal堆叠三层石墨烯)中,实现了德哈斯-范阿尔芬Haas-van Alphen量子振荡的成像,并显示了几个高度可调的能带。

在低磁场中,通过解析跨越100多个朗道能级的热力学量子振荡,以极高精度和纳米尺度空间分辨率重建了能带结构及其演化。此外,通过发展朗道能级干涉测量法,还展示了剪切应变诱导的赝磁场,并绘制了其空间相关性。相比于数百特斯拉Tesla赝磁场的人工诱导大应变,还检测到自然发生的低至1mT的赝磁场,对应于1毫度的石墨烯转角,相比于双层转角石墨烯中的典型角度无序低两个数量级。

在纳米尺度水平上,这种局部能带结构和应变的解析能力,有助于在实际范德瓦尔斯器件中,表征和应用可调能带工程。

《Nature》以色列魏茨曼科学研究所 | 研究透视:石墨烯-量子振荡

Imaging quantum oscillations and millitesla pseudomagnetic fields in graphene.

在石墨烯中,量子振荡和毫特斯拉赝磁场成像。

《Nature》以色列魏茨曼科学研究所 | 研究透视:石墨烯-量子振荡


图1:实验装置和ABA堆叠石墨烯能带结构band structure,BS。

《Nature》以色列魏茨曼科学研究所 | 研究透视:石墨烯-量子振荡

图2:在ABA堆叠石墨烯中,德哈斯-范阿尔芬de Haas–van Alphen效应测量。

《Nature》以色列魏茨曼科学研究所 | 研究透视:石墨烯-量子振荡

图3:对量子振荡quantum oscillations成像,以及赝磁场pseudomagnetic fields,PMFs分析。

《Nature》以色列魏茨曼科学研究所 | 研究透视:石墨烯-量子振荡

图4 应变诱导赝磁场的朗道能级Landau energy levels干涉测量。

文献链接

Zhou, H., Auerbach, N., Uzan, M. et al. Imaging quantum oscillations and millitesla pseudomagnetic fields in graphene. Nature(2023).

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06763-5

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06763-5

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06763-5.pdf

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