?。?font size="1">作者：王敏 來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)）

　　近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾長(zhǎng)淦、特任副研究員范曉東與武漢大學(xué)教授袁聲軍，以及西班牙Imdea Nanociencia研究所教授Francisco Guinea、博士后詹真合作，利用精心設(shè)計(jì)的人工籠目超晶格勢(shì)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了石墨烯中不同色散類型能帶的選擇性調(diào)控。8月6日，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》，文章入選編輯推薦。

　　能帶結(jié)構(gòu)是決定固體材料電子特性的基礎(chǔ)，如何實(shí)現(xiàn)能帶結(jié)構(gòu)的按需設(shè)計(jì)與調(diào)控一直是凝聚態(tài)領(lǐng)域不懈追求的目標(biāo)。二維材料由于具有靈活的柵壓可調(diào)性以及易于構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)的屬性，為能帶調(diào)控研究注入了新的活力。其中，最典型的例子即在轉(zhuǎn)角石墨烯體系中，利用層間摩爾勢(shì)場(chǎng)成功構(gòu)筑了無色散平帶，并觀測(cè)到了關(guān)聯(lián)絕緣態(tài)、非常規(guī)超導(dǎo)、量子反?；魻栃?yīng)等。另一方面，利用微納加工方式對(duì)二維材料施加周期型柵壓可以構(gòu)筑“人工電子超晶格”，從而實(shí)現(xiàn)類似于摩爾勢(shì)場(chǎng)的能帶調(diào)控作用。而且，相較于摩爾超晶格，人工電子超晶格的晶格圖案、對(duì)稱性以及勢(shì)場(chǎng)強(qiáng)度均具有更靈活的可調(diào)性，為實(shí)現(xiàn)新型能帶調(diào)控及物態(tài)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的、更具可控性的研究平臺(tái)。

　　近期，研究團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)了一種具有籠目晶格形式的人工電子超晶格，實(shí)現(xiàn)了石墨烯能帶結(jié)構(gòu)中不同色散類型分量的選擇型調(diào)控。經(jīng)實(shí)驗(yàn)及理論研究發(fā)現(xiàn)，在人工籠目勢(shì)場(chǎng)作用下，石墨烯能帶中出現(xiàn)了線性色散能帶和無色散平帶等不同類型的能帶分量。平帶分量的電子態(tài)局域在超晶格格點(diǎn)處，而線性色散能帶分量的電子態(tài)更加彌散，因此平帶分量更容易被人工超晶格結(jié)構(gòu)中的局域柵壓調(diào)控。當(dāng)增強(qiáng)人工勢(shì)場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，平帶分量的移動(dòng)速度明顯高于線性色散能帶分量，從而導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的本征狄拉克能帶的抑制以及衛(wèi)星狄拉克能帶的增強(qiáng)。另一方面，在垂直磁場(chǎng)的作用下，由于磁場(chǎng)勢(shì)與超晶格勢(shì)的競(jìng)爭(zhēng)，本征狄拉克能帶重新占據(jù)主導(dǎo)作用。

　　研究人員介紹，該工作提供了一種全新的原位能帶調(diào)控手段，并對(duì)人工超晶格勢(shì)場(chǎng)作用下能帶演化的動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行了深入的理解。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.066302