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그래핀 리본을 포함하는 트위스트트로닉스 연구에 대한 새로운 접근 방식을 통해 연구원들은 트위스트 각도를 더 잘 제어할 수 있으며 2차원(2D) 재료의 인접한 층을 비틀고 늘려서 발생하는 전자 효과를 더 쉽게 연구할 수 있습니다. 이전의 Twisttronics 연구는 두 개의 재료 조각을 비틀어 쌓아 올리는 데 중점을 두었지만 새로운 리본 기반 기술을 사용하면 비틀림 각도를 더욱 연속적으로 변경할 수 있어 더 나은 제어가 가능하고 전자 효과를 더 쉽게 연구할 수 있습니다.
연구자들은 2차원 물질의 층을 쌓고 그 사이의 각도를 변화시킴으로써 이러한 물질의 전자적 특성을 변화시킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 예를 들어, 그래핀 이중층은 육각형 질화붕소에 노출되면 밴드 갭이 발생합니다. 이는 약간 불일치하는 그래핀과 hBN 층이 모아레 초격자를 형성하여 밴드 갭을 생성하기 때문에 발생합니다. 레이어를 더 비틀고 레이어 사이의 각도를 늘리면 밴드 갭이 사라집니다.
화학 구조를 변경하지 않고 재료의 전자 특성을 변경하는 이러한 능력은 장치 공학의 근본적으로 새로운 방향이며 “트위스트트로닉스(twisttronics)”라고 명명되었습니다. 그러나 샘플의 서로 다른 부분이 서로 다른 전자 특성을 가질 수 있으므로 비틀림 각도 및 관련 변형률을 제어하는 것은 어려운 일입니다. 이를 극복하기 위해 컬럼비아대 연구진은 HBN 위에 리본 모양의 그래핀층을 올리고 압전원자간력현미경을 사용해 리본의 한쪽 끝을 천천히 구부렸다. 이는 지속적으로 변화하는 비틀림 각도를 생성하고 예측할 수 있는 균일한 응력 프로파일을 생성했습니다.
연구원들은 변형률과 비틀림 각도를 지속적으로 조정할 수 있었고, 이를 통해 비틀림 각도의 “위상 다이어그램”에 전례 없는 접근 권한을 부여했습니다. 이러한 수준의 제어를 통해 이전에는 불가능했던 비틀림 각도에 대한 전자 밴드 구조의 의존성을 정밀하게 매핑할 수 있습니다. 또한, 새로운 기술은 매직 앵글 이중층 그래핀 시스템에서 변형의 역할을 재현적으로 측정할 수 있는 최초의 기회를 제공하고 트위스트 레이어 시스템에서 전자 밴드 구조를 제어하기 위한 새로운 아이디어를 열어줍니다.
출처: 없음
