长沙理工大学/南京大学J. Phys. Chem. Lett.: Gd插层石墨烯中折叠Dirac锥的观察

2023年8月4日，J. Phys. Chem. Lett.在线发表了长沙理工大学/南京大学王灿博士和南京大学张翼教授课题组的研究论文，题目为《Observation of a Folded Dirac Cone in Heavily Doped Graphene》。

施加在石墨烯上的超晶格势可以改变其狄拉克（Dirac）态，从而实现各种量子相。在此研究中，作者报道了使用角分辨光电子能谱（ARPES）在具有Gd插层的重掺杂石墨烯中，在布里渊区中心由超晶格诱导复制Dirac锥的实验观察。复制的Dirac锥源于(√3×√3)R30°超晶格，该超晶格是由两个非等效谷的谷间耦合形成，并伴随着带隙打开。根据研究结果，Gd插层石墨烯中的复制Dirac带在超过30 K的临界温度后就会消失，并且可以通过钾吸附来抑制。复制Dirac带的调制主要归因于残留的冷冻气体，其在低于30 K的温度下可以作为谷间散射的来源。这项研究结果突出了重掺杂石墨烯中隐藏类Kekulé相的持久性，丰富了目前对其复制Dirac费米的理解。

图1 Gd插层过程中K点的RHEED模式和ARPES光谱的变化

图2 SiC上Gd插层和单层石墨烯的STM表征

图3 利用ARPES在10 K下测量Gd插层石墨烯在Γ点附近的能带结构

图4 在10 K下Gd插层石墨烯在Γ和K点附近的二维费米面

图5 复制Dirac锥在Γ点上的温度依赖ARPES图

【论文链接】

Wang, C., Wang, K., Wang, H. et al. Observation of a Folded Dirac Cone in Heavily Doped Graphene. J. Phys. Chem. Lett., 2023, 14, 7149-7156. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c01271

【其他相关文献】

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[2] Ichinokura, S., Toyoda, M., Hashizume, M. et al. Van Hove singularity and Lifshitz transition in thickness-controlled Li-intercalated graphene. Phys. Rev. B, 2022, 105, 235307. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.235307

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