Estudio del transporte electrónico y de los efectos de quiralidad en bicapas de grafeno rotadas.

Abstract

En el presente trabajo se estudia el transporte electrónico en bicapas de grafeno rotadas, con énfasis en los efectos de quiralidad geométrica inducidos por la rotación relativa entre capas. El análisis se desarrolla dentro del formalismo de Landauer-Büttiker en el régimen lineal de transporte, implementado numéricamente mediante Kwant, y emplea un modelo tight-binding realista, parametrizado con acoplamientos tipo Slater-Koster dependientes de la distancia. La quiralidad emerge al considerar configuraciones con ángulos de rotación opuestos, +α y −α, las cuales constituyen enantiómeros electrónicos no equivalentes bajo rotaciones propias. En ausencia de campo magnético externo se analizan la densidad de estados (DOS), la densidad local de estados (LDOS), la matriz de conduc- tancia y distintas resistencias de cuatro terminales para una amplia gama de ángulos de rotación, desde ángulos pequeños cercanos al primer ángulo mágico hasta ángulos grandes próximos a 60 ◦ , incluyendo el caso cuasicristalino en torno a 30 ◦ . En este régimen se verifica el cumplimiento de las relaciones de reciprocidad de OnsagerCasimir y de las simetrías de la matriz de conductancia, sin que ello implique una respuesta no recíproca en ausencia de campo magnético externo. Posteriormente, se introduce como configuración principal un campo magnético externo aplicado en el plano de la bicapa, incorporado mediante la sustitución de Peierls únicamente en la región de dispersión; de forma complementaria, se analiza también un campo magnético perpendicular, el cual reorganiza la DOS y modifica los elementos de conductancia. Bajo campo in-plane, se observan respuestas no recíprocas en el transporte multiterminal; en particular, la resistencia cruzada no local R 02,13 presenta una contribución impar lineal en el campo magnético asociada a efectos magnetoquirales. Asimismo, se estudian configuraciones con seis contactos y una geometría tipo Hall, en la que los contactos armchair y zigzag se acoplan a la capa inferior y los estados de borde de la capa superior se suprimen mediante una energía de sitio grande. En dicha geometría, la resistencia transversal R01,23 resulta predominantemente impar bajo α → −α, mientras que la resistencia longitudinal R01,01 es esencialmente par. Los resultados muestran que los efectos de quiralidad y el acoplamiento intercapa persisten incluso en el régimen de ángulos grandes, tradicionalmente considerado electrónicamente trivial.