旋转双层Kagome和Lieb格子的电子性质

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:editzhang
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自从2018年在旋转双层魔角石墨烯中发现非常规超导现象,石墨烯奇特的电子性质再一次引起广泛关注。旋转操作打破了晶格原有的对称性,在特定角度下会形成长程有序的周期性摩尔花纹。魔角石墨烯的平带会带来多体关联现象,这为平带系统的研究提供了一个简单的平台,同时有助于解释以铜氧化物为代表的非常规超导机制。除旋转石墨烯以外,还有很多二维薄膜材料受此启发,通过旋转可有效调控物理性质。由此,一个新的领域—旋转电子学出现了。本论文主要研究了旋转对二维Kagome晶格材料和Lieb晶格材料的电子性质影响。本论文一共分为五个章节,第一章主要讲解了以石墨烯为代表的一些典型的二维薄膜材料。同时以旋转双层石墨烯为代表讲述了近年来利用旋转操作改变其电子性质的一些二维薄膜材料的发展和应用。第二章主要阐述了两种计算方法和原理,分别为第一性原理计算和紧束缚近似理论。第三章我们将两层Kagome石墨烯进行旋转操作,Kagome晶格因与六角晶格的相似性,摩尔花纹在小角度处基本一致。Kagome晶格的特殊性在于狄拉克能带和平坦能带接触在一起而形成的Kagome能带。旋转后,其中的平带受到层间范德华力的影响从Kagome能带中分离出来,成为孤立的平带,并且随着角度的减小,平带条数增多。而每一条平带几乎是无色散的平坦能带,且各自对应一种Wigner结晶模式,电荷密度局域半径从小变大为我们展示了多彩的图案。孤立平带的产生使得研究平带更加方便,同时解决了以Kagome石墨烯为代表的Kagome晶格不能得到孤立平坦能带的问题。第四章针对两层Lieb晶格进行旋转,我们得到与Kagome晶格完全不一样的摩尔花纹,但其电子性质比较类似,即得到数条完全孤立的严格平带,这些平带大部分分布在费米面附近。随着角度减小,这种现象表现得愈发明显;同时也找到了属于Lieb晶格的Wigner晶体模式,发展了旋转电子学领域。第五章是对本论文的工作进行总结,同时对未来的研究进行展望。
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