Engineering moiré superlattices: structural and electronic properties of twisted bilayer graphene/h-BN heterostructures
| Promotie: | Y. Wang, MSc |
| Wanneer: | 29 april 2025 |
| Aanvang: | 11:00 |
| Promotors: | J. (Jianting) Ye, Prof, prof. dr. Z. Liu |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Sleutelen aan moiré-superroosters
Tweedimensionale (2D) materialen vertonen verbeterde fysische, chemische, elektronische en optische eigenschappen in vergelijking met hun bulk-tegenhangers, waardoor ze veelbelovend zijn voor de volgende generatie nano-elektronica. Onder deze materialen heeft grafeen veel aandacht getrokken vanwege zijn uitzonderlijke fysische en elektronische eigenschappen.
In de afgelopen jaren lag de focus op moiré-superroosters, gevormd door het stapelen van twee enkellaagsgrafeen met een relatieve rotatie, het zogenaamde getwist dubbellaagsgrafeen (TBG). Bij kleine draaihoeken kunnen interacties tussen de lagen in TBG sterke correlatie-effecten veroorzaken, wat resulteert in gecorreleerde isolatoren, supergeleiding, orbitale ferromagnetische effecten en Chern-isolatoren. Bij grotere draaihoeken vertoont TBG quantum-Hall-toestanden, wat de elektronische fasediagram van TBG verder verrijkt.
Hexagonaal boornitride (h-BN) wordt vaak gebruikt in TBG-apparaten om de grafeenlagen beter te beheersen. De honingraatstructuur van h-BN lijkt op die van grafeen, maar de heteroatomaire samenstelling en de verschillende roosterconstanten leiden tot fundamentele symmetrieverschillen, die de elektronische eigenschappen van TBG aanzienlijk beïnvloeden—onafhankelijk van of het h-BN is uitgelijnd of niet met de grafeenlagen.
In haar proefschrift richt Ying Wang zich voornamelijk op het effect van het h-BN-substraat op TBG met verschillende draaihoeken. De TBG's zijn gefabriceerd op h-BN als veldeffecttransistor apparaten.
Wang gebruikte laag-temperatuur elektronentransport om de symmetriebrekende effecten te onderzoeken die door het h-BN-substraat in het TBG/h-BN-drielaagssysteem worden geïnduceerd. Door zorgvuldig de twee draaihoeken tussen de drie lagen af te stemmen, observeerde ze topologisch niet-triviale vlakke banden in TBG nabij de magische draaihoek en symmetriegebroken quantum-Hall-toestanden in TBG met grotere draaihoeken.
Ying Wang voerde haar onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Device Physics of Complex Materials. Ze vervolgt haar loopbaan als postdoc bij de Universiteit Twente.