碳原子形成鍵的可能性有很多。因此，純碳可以以多種形式存在，如金剛石、石墨、納米管、足球分子或具有六邊形網(wǎng)格的蜂窩、石墨烯。這種奇怪、嚴(yán)格的二維材料導(dǎo)電性能非常好，但它不是超導(dǎo)體。但也許這可以改變。
超導(dǎo)性的復(fù)雜選擇
2018年4月，麻省理工學(xué)院的一個團(tuán)隊表明，在非常特殊的條件下，有可能在兩層石墨烯系統(tǒng)中產(chǎn)生超導(dǎo)形式：由于這個原因，兩個六邊形網(wǎng)必須相互扭曲。只是1.1的魔角。在這種情況下，在電子結(jié)構(gòu)中形成扁平帶。用這種精確調(diào)節(jié)的扭轉(zhuǎn)從兩層石墨烯制備樣品是復(fù)雜的，并且不適合大規(guī)模生產(chǎn)。盡管如此，這項研究還是引起了專家的廣泛關(guān)注。
平帶簡易方法
但是有一種更簡單的方法來形成平帶。一個來自HZB的團(tuán)隊向奧利弗雷德教授和安德烈瓦里卡洛夫博士展示了這一點，并對BESSY II進(jìn)行了調(diào)查。
樣本由清華大學(xué)的托馬斯賽勒教授提供。在那里，它們的使用也適用于生產(chǎn)更大的面積和大量的工藝：碳化硅晶體被加熱，直到硅原子從表面蒸發(fā)，首先在表面留下單層石墨烯，然后是第二層石墨烯。這兩個石墨烯層不會相互扭曲，而只是在彼此之上。
使用ARPES掃描波段結(jié)構(gòu)
在BESSY II，物理學(xué)家可以掃描所謂的樣本帶結(jié)構(gòu)。能帶結(jié)構(gòu)提供了關(guān)于電荷載流子如何在量子力學(xué)允許的狀態(tài)之間分布以及哪些電荷載流子可以用于傳輸?shù)男畔?。BESSY II的角分辨光電子能譜(ARPES)可以使這種測量具有極高的分辨率。
正在審查的一個有趣的領(lǐng)域。
通過對帶結(jié)構(gòu)的精確分析，他們確定了以前被忽略的區(qū)域?！拔覀円郧把芯窟^雙層石墨烯，因為它是帶隙半導(dǎo)體，”Varykhalov解釋說?！暗贐ESSY II的ARPES儀器上，分辨率足夠高，可以識別出這個帶隙旁邊的平坦區(qū)域?！?
“這是一個經(jīng)過充分研究的系統(tǒng)的監(jiān)督屬性，”第一作者德米特里馬爾琴科博士說?！拔也恢涝谶@樣一個簡單而眾所周知的系統(tǒng)中，帶狀結(jié)構(gòu)中有平坦的區(qū)域?！?
超導(dǎo)？還是需要一點幫助。
這個平坦區(qū)域是超導(dǎo)的先決條件，但前提是它位于所謂的費米能級上。在雙層石墨烯的情況下，其能級僅比費米能級低200毫電子伏，但通過摻雜外來原子或通過摻雜可以將平坦區(qū)域的能級提高到費米能級。施加外部電壓，即所謂的柵極電壓。
物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，兩個石墨烯層之間以及石墨烯和碳化硅晶格之間的相互作用是形成平坦區(qū)的共同原因?！拔覀兛梢杂煤苌俚膮?shù)來預(yù)測這種行為，我們可以用這種機(jī)制來控制能帶結(jié)構(gòu)，”O(jiān)liver Rader補(bǔ)充道。
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