本研究制定了手性分解規則，這些規則支配著廣泛的扭曲的N+M多層石墨烯構型家族的電子結構，這些構型結合了任意的堆疊順序和相互扭曲。我們表明，在手性極限的魔角下，這種系統的低能帶是由手性準ospin雙子組成的，這些準ospin雙子在能量上與摩爾超晶格勢所引起的每谷的兩個平帶糾纏在一起。分析結構得到了基于現實參數化的明確數值計算的支持。本研究進一步表明，垂直位移場可以在準ospin雙子和兩個平帶之間打開能量間隙，從而使平帶可能攜帶非零谷切恩數。這些結果為一般扭曲的石墨烯多層中拓撲和相關狀態的合理設計提供了指導。
圖1：（a）扭曲的N+M多層石墨烯的示意圖，以及（b）貝納爾和（c）斜方體堆積構型。(d) 頂部（藍色）和底部（紅色）的有序多層石墨烯對應的布里淵區。黑色的六邊形代表在谷底K和K′的莫伊里互格。(e) 莫伊雷布里淵區與相關的高對稱點繪制。
圖2. 扭曲的A-ABA MMG在(a)谷底K和(b)谷底K′在手性極限的魔角下的帶結構。單層石墨烯的折疊帶結構顯示為虛線。扭曲的A-AB石墨烯的帶狀結構顯示為虛線。投射到A-ABA的扭曲層A-AB上的重量用顏色表示。
圖3. 扭曲的A-ABAC MMG的帶狀結構，(a)谷值K和(b)谷值K′在手性極限下的魔角。BAC三層石墨烯的折疊帶結構顯示為虛線。TBG的帶狀結構顯示為虛線。A-ABAC中投射到TBG層A-A上的重量用顏色表示。
圖4. (a) 在垂直電場E = 4.5 mV/Å下，A-ABAC扭曲多層膜在手性極限的魔角處的帶結構。山谷K和K′的帶子分別顯示為實線和虛線。(b) 孤立的平帶的切爾恩數是扭曲角θ和電場E的函數。
相關研究成果由洛桑聯邦理工學院物理研究所QuanSheng Wu和Oleg V. Yazyev等人2023年發表在Nano Letters (https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c00275)上。原文：Chiral Decomposition of Twisted Graphene Multilayers with Arbitrary Stacking。
轉自《石墨烯研究》公眾號
