最新Science:石墨烯中的螺旋量子霍尔相

【引言】

理论研究普遍认为，电中性石墨烯基态在正交磁场中能够成为具有铁磁有序性、螺旋边缘通道的量子霍尔拓扑绝缘体。然而，由于电子-电子作用能够驱动系统产生竞争态，往往需要超高强度的磁场以及复杂细微的操作手段才能观察到铁磁体效应，因此通过实验实现石墨烯体磁体目前依然存在着巨大的困难。

【成果简介】

法国格勒诺布尔大学的Benjamin Sacépé（通讯作者）等人另辟蹊径，绕过增强磁场的方法，改采用将石墨烯样品放置在能够有效屏蔽电子-电子作用的特殊基质上的手段，实现了铁磁性的拓扑绝缘体。研究报道了具有高介电常数的钛酸锶能够屏蔽库仑相互作用，从而作为基质能够调控石墨烯朗道能级基态转变成拓扑相。利用这一方法，研究在1特斯拉的低磁场和110开尔文的高温中实现了显著的螺旋边缘输运。研究还认为，这一石墨烯平台能够在自旋电子学和拓扑量子计算等领域发挥作用。2020年02月14日，相关成果以题为“Helical quantum Hall phase in graphene on SrTiO3”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 石墨烯中的自旋极化铁电相

图2 低磁场下的量子自旋霍尔效应

图3 非局域螺旋边缘输运

图4 螺旋边缘输运相图

文献链接：Helical quantum Hall phase in graphene on SrTiO3（Science, 2020, DOI: 10.1126/science.aax8201）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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