石墨烯在去超导的途中

碳原子具有形成键的多种可能性。因此，纯碳可以以多种形式存在，如金刚石，石墨，纳米管，足球分子或具有六边形网格的蜂窝网，石墨烯。这种奇特的，严格的二维材料极好地导电，但不是超导体。但也许这可以改变。

超导的复杂选择

2018年4月，美国麻省理工学院的一个小组表明，在非常特殊的条件下，有可能在两层石墨烯系统中产生一种超导形式：为此，两个六角网必须相互扭曲。恰好是1.1°的魔角。在这种情况下，在电子结构中形成扁平带。由具有这种精确调节的捻度的两层石墨烯制备样品是复杂的，并且不适合大规模生产。然而，该研究引起了专家的广泛关注。

扁平带的简单方法

但是还有一种更为简单的平带形成方式。HZB的一个小组向Oliver Rader教授和Andrei Varykhalov博士展示了这一点，并在BESSY II上进行了调查。

样本由TU Chemnitz的Thomas Seyller教授提供。在那里，它们使用也适合于生产更大面积和大量的工艺生产：碳化硅晶体被加热直到硅原子从表面蒸发，首先在表面上留下单层石墨烯，然后第二层石墨烯。两个石墨烯层彼此不会扭曲，而是恰好位于彼此之上。

使用ARPES扫描波段结构

在BESSY II，物理学家能够扫描所谓的样本带结构。该带结构提供关于电荷载体如何在量子力学允许状态之间分布以及哪些电荷载体可用于传输的信息。BESSY II的角度分辨光电子能谱(ARPES)能够以极高的分辨率进行这种测量。

一个受到审查的有趣区域

通过对带结构的精确分析，他们确定了以前被忽视的区域。“之前已经研究过双层石墨烯，因为它是带隙的半导体，”Varykhalov解释道。“但是在BESSY II的ARPES仪器上，分辨率足够高，能够识别出这个带隙旁边的平坦区域。”

“这是一个经过充分研究的系统的监督属性，”第一作者Dmitry Marchenko博士指出：“以前不知道在这样一个简单的知名系统中，带结构中有一个平坦的区域。”

超导?需要还是有点帮助

这个平坦区域是超导的先决条件，但前提是它恰好位于所谓的费米能量上。在双层石墨烯的情况下，其能级仅比费米能量低200毫电子伏特，但是可以通过掺杂外来原子或通过掺杂来将平坦区域的能级提高到费米能量。施加外部电压，即所谓的栅极电压。

物理学家已经发现，两个石墨烯层之间以及石墨烯和碳化硅晶格之间的相互作用共同负责形成平带区域。“我们可以用很少的参数来预测这种行为，并且可以使用这种机制来控制波段结构，”Oliver Rader补充道。