Heterosträning

Termen heterostram föreslogs 2018 inom ramen för materialvetenskap för att förenkla beteckningen av möjliga töjningssituationer i van der Waals heterostrukturer där två (eller flera) tvådimensionella material staplas ovanpå varandra. Dessa lager kan uppleva samma deformation (homostrain) eller olika deformationer (heterostrain). Förutom twist kan heterosträning ha viktiga konsekvenser på de elektroniska och optiska egenskaperna hos den resulterande strukturen. Som sådan framträder kontrollen av heterostram som ett underområde av straintronics där egenskaperna hos 2D-material styrs av stam.

Etymologi

Heterostam är konstruerat av det grekiska prefixet hetero- (olika) och substantivet stam . Det betyder att de två skikten som utgör strukturen utsätts för olika påfrestningar. Detta står i motsats till homostrain där de två skikten är föremål för samma stam. Heterotrain betecknas som "relativ stam" av vissa författare.

Manifestation och mätning av heterotrain

övervägs fallet med två gapenskikt . Beskrivningen kan generaliseras för fallet med olika 2D-material som bildar en heterostruktur .

I naturen staplas de två grafenlagren vanligtvis med en förskjutning av en halv enhetscell. Denna konfiguration är den mest energimässigt gynnsamma och finns i grafit . Om det ena lagret är ansträngt medan det andra lämnas intakt, signalerar ett moirémönster de regioner där atomnäten i de två lagren är i eller ur register. Formen på moirémönstret beror på typen av stam.

  • Om skiktet deformeras i en riktning (uniaxial heterotrain), är moiréen endimensionell.
  • Om skiktet spänns på samma sätt i två riktningar (biaxiell heterosträning), är moiréen en tvådimensionell överbyggnad.
Bernal stacking
Grafenlager i Bernal stapling
Biaxial heterostrain
Grafenskikt med biaxiell heterosträning
Uniaxial heterostrain
Grafenskikt med enaxlig heterostamm

I allmänhet kan ett lager deformeras av en godtycklig kombination av båda typerna av heterostammar.

Heterosträning kan mätas genom scanning tunnelmikroskop som ger bilder som visar både det atomära gittret i det första lagret och moiré-supergittret. Att relatera atomgittret till moirégittret gör det möjligt att helt bestämma det relativa arrangemanget av skikten (biaxiell, enaxlig heterosträning och vridning). Metoden är immun mot kalibreringsartefakter som påverkar bilden av de två lagren identiskt, vilket upphävs i den relativa mätningen. Alternativt, med ett välkalibrerat mikroskop och om biaxiell heterosträning är tillräckligt låg, är det möjligt att bestämma vridning och enaxlig heterosträning från kunskapen om moiréperioden i alla riktningar. Tvärtom är det mycket svårare att bestämma homostammen som kräver ett kalibreringsprov.

Heterostammens ursprung och inverkan

Heterosträning genereras under tillverkningen av 2D-materialstapeln. Det kan vara resultatet av en metastabil konfiguration under monteringen underifrån och upp eller från lagermanipulationen i riv- och staplingstekniken. Det har visat sig vara allestädes närvarande i vridna grafenlager nära den magiska vridningsvinkeln och vara huvudfaktorn i den platta bandbredden hos dessa system. Heterotrain har en mycket större inverkan på elektroniska egenskaper än homostrain. Det förklarar en del av provvariabiliteten som tidigare varit förbryllande. Forskning går nu mot att förstå effekterna av rumsliga fluktuationer av heterostrain.

  1. ^ a b c d e    Huder, Loïc; Artaud, Alexandre; Le Quang, Toai; de Laissardière, Guy Trambly; Jansen, Aloysius GM; Lapertot, Gérard; Chapelier, Claude; Renard, Vincent T. (2018-04-12). "Electronic Spectrum of Twisted Graphene Layers under Heterotrain" . Fysiska granskningsbrev . 120 (15): 156405. arXiv : 1803.03505 . Bibcode : 2018PhRvL.120o6405H . doi : 10.1103/PhysRevLett.120.156405 . PMID 29756887 . S2CID 21734003 .
  2. ^ a b    Bi, Zhen; Yuan, Noah FQ; Fu, Liang (2019-07-31). "Designa platta band efter belastning" . Fysisk granskning B . 100 (3): 035448. arXiv : 1902.10146 . Bibcode : 2019PhRvB.100c5448B . doi : 10.1103/PhysRevB.100.035448 . ISSN 2469-9950 . S2CID 118982311 .
  3. ^ a b c     Mesple, Florie; Missaoui, Ahmed; Cea, Tommaso; Huder, Loic; Guinea, Francisco; Trambly de Laissardière, Guy; Chapelier, Claude; Renard, Vincent T. (2021-09-17). "Heterostrain bestämmer platta band i magisk vinkel vridna grafenlager" . Fysiska granskningsbrev . 127 (12): 126405. arXiv : 2012.02475 . Bibcode : 2021PhRvL.127l6405M . doi : 10.1103/PhysRevLett.127.126405 . ISSN 0031-9007 . PMID 34597066 . S2CID 227305789 .
  4. ^    Zheng, Huiyuan; Zhai, Dawei; Yao, Wang (2021-10-01). "Twist kontra heterotrain kontroll av optiska egenskaper hos moiré exciton miniband" . 2D-material . 8 (4): 044016. arXiv : 2110.01487 . Bibcode : 2021TDM.....8d4016Z . doi : 10.1088/2053-1583/ac2d16 . ISSN 2053-1583 . S2CID 238259645 .
  5. ^ Kapfer, Mäelle; Jessen, Bjarke S.; Eisele, Megan E.; Fu, Matthew; Danielsen, Dorte R.; Darlington, Thomas P.; Moore, Samuel L.; Finney, Nathan R.; Marchese, Ariane; Hsieh, Valerie; Majchrzak, Paulina; Jiang, Zhihao; Biswas, Deepnarayan; Dudin, Pavel; Avila, José (2022-09-21). "Programmering av moirémönster i 2D-material genom att böja". arXiv : 2209.10696 [ cond-mat.mes-hall ].
  6. ^ Peña, Tara; Dey, Aditya; Chowdhury, Shoieb A.; Azizimanesh, Ahmad; Hou, Wenhui; Sewaket, Arfan; Watson, Carla L.; Askari, Hesam; Wu, Stephen M. (2022-10-07). "Moiré Engineering in 2D Heterostructures with Process-Induced Strain". arXiv : 2210.03480 [ cond-mat.mes-hall ].
  7. ^ Engelke, Rebecca; Yoo, Hyobin; Carr, Stephen; Xu, Kevin; Cazeaux, Paul; Allen, Richard; Valdivia, Andres Mier; Luskin, Mitchell; Kaxiras, Efthimios; Kim, Minhyong; Han, Jung Hoon; Kim, Philip (2022-07-16). "Icke-abeliska topologiska defekter och stamkartering i 2D-moirématerial". arXiv : 2207.05276 [ cond-mat.mes-hall ].
  8. ^     Artaud, A.; Magaud, L.; Le Quang, T.; Guisset, V.; David, P.; Chapelier, C.; Coraux, J. (2016). "Universell klassificering av vridna, spända och klippta grafenmoiré-supergitter" . Vetenskapliga rapporter . 6 (1): 25670. arXiv : 1605.07356 . Bibcode : 2016NatSR...625670A . doi : 10.1038/srep25670 . ISSN 2045-2322 . PMC 4867435 . PMID 27181495 .
  9. ^     Kerelsky, Alexander; McGilly, Leo J.; Kennes, Dante M.; Xian, Lede; Yankowitz, Matthew; Chen, Shaowen; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Hone, James; Dean, Cory; Rubio, Angel (2019). "Maximerad elektroninteraktion vid den magiska vinkeln i vriden dubbelskiktsgrafen" . Naturen . 572 (7767): 95–100. arXiv : 1812.08776 . Bibcode : 2019Natur.572...95K . doi : 10.1038/s41586-019-1431-9 . ISSN 0028-0836 . PMID 31367030 . S2CID 199057045 .
  10. ^    Kim, Kyounghwan; Yankowitz, Matthew; Fallahazad, Babak; Kang, Sangwoo; Movva, Hema CP; Huang, Shengqiang; Larentis, Stefano; Corbet, Chris M.; Taniguchi, Takashi; Watanabe, Kenji; Banerjee, Sanjay K. (2016-03-09). "van der Waals heterostrukturer med hög noggrannhet rotationsinriktning" . Nanobokstäver . 16 (3): 1989–1995. Bibcode : 2016NanoL..16.1989K . doi : 10.1021/acs.nanolett.5b05263 . ISSN 1530-6984 . PMID 26859527 .
  11. ^      Parker, Daniel E.; Soejima, Tomohiro; Hauschild, Johannes; Zaletel, Michael P.; Bultinck, Nick (2021-07-06). "Töjningsinducerade kvantfasövergångar i magisk vinkelgrafen" . Fysiska granskningsbrev . 127 (2): 027601. arXiv : 2012.09885 . Bibcode : 2021PhRvL.127b7601P . doi : 10.1103/PhysRevLett.127.027601 . ISSN 0031-9007 . OSTI 1821673 . PMID 34296891 . S2CID 229331622 .
  12. ^    Nakatsuji, Naoto; Koshino, Mikito (2022-06-14). "Moiré-störningseffekt i vriden dubbelskiktsgrafen" . Fysisk granskning B . 105 (24): 245408. arXiv : 2204.06177 . Bibcode : 2022PhRvB.105x5408N . doi : 10.1103/PhysRevB.105.245408 . ISSN 2469-9950 . S2CID 248157360 .
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Heterostrain&oldid=1140097737 "