Deformaciones de grafeno sobre nitruro de boro e influencia en su estructura electrónica

Las propiedades electrónicas del grafeno, muy prometedoras tanto en el ámbito teórico como experimental, pueden controlarse a través de distintas estrategias. En este trabajo, nos centramos en estudiar una de ellas, consistente en colocar una sola lámina de grafeno sobre un sustrato de nitruro de boro. Una estructura así goza de propiedades óptimas para aplicaciones electrónicas, lo que motiva la caracterización de este tipo de sistemas. Nuestro estudio tiene en cuenta la competición entre dos factores. Por una parte, hay una tendencia del grafeno a acomodarse a la red de nitruro de boro, cuya estructura es similar pero con una mayor distancia entre sus átomos. Por otra, el grafeno ofrece una gran resistencia a deformarse. El resultado de esa competición es una deformación dependiente del ángulo de rotación relativo al sustrato. Una vez calculada, estudiamos cómo influye en el comportamiento de los electrones en grafeno, y obtenemos concordancia con los resultados experimentales: en función del ángulo de rotación, encontraremos grandes o prácticamente nulas deformaciones del grafeno, así como la existencia o no de una banda de energías prohibidas (gap) imprescindible para el diseño de algunos dispositivos electrónicos.

Distribución de la energía de adhesión en una monocapa de grafeno sobre un cristal de nitruro de boro hexagonal (izquierda), que se relaja mecánicamente como respuesta a un patrón de Moiré entre los dos cristales, dando lugar a distorsiones elásticas (derecha). Angel Gutierrez-Rubio. ICMM-CSIC.

Distribución de la energía de adhesión en una monocapa de grafeno sobre un cristal de nitruro de boro hexagonal (izquierda), que se relaja mecánicamente como respuesta a un patrón de Moiré entre los dos cristales, dando lugar a distorsiones elásticas (derecha). Angel Gutierrez-Rubio. ICMM-CSIC.

Spontaneous Strains and Gap in Graphene on Boron Nitride

Electronic structure of spontaneously strained graphene on hexagonal Boron Nitride

Ángel Gutierrez-Rubio