Nat. Nanotech.  双层石墨烯中的门控拓扑传导通道

【引言】

探索六角晶格的自由度可以帮助人们找到另外一种方法实现低电功率消耗。实验证明循环极化光或者大电流可以在材料内部产生网谷极化现象。但是循环极化光的使用并不总令人满意，并且，使用散装谷极化的设备对有效面积的大小和边缘取向有着严格的要求。作为另一种选择，在高电子迁移率的电子门双层石墨烯（ BLG）材料中电致谷极化拓扑传导通道可以产生牢固的可扩展的平面以实现网谷极化。

【成果简介】

近日，美国宾夕法尼亚州立大学的 Jun Zhu（通讯作者）和中国科学技术大学的乔振华教授（通讯作者） 等人在BLG中使用电流控制产生的一维拓扑传导通道为使用谷控制阀，分束器和波导在高质量、原子级别厚的薄膜材料控制电子束开辟了新的途径。结合了更大能带隙的更窄的连接接头可以使设备具有在非低温下操作的潜力。dual-split-gate 结构证明了电位调控的无电子量子点并且打开了一扇通往磁畴壁物理的大门。

【图文导读】

图一 器件结构及特征

图1a，双分离门控（dual-split-gated） 器件示意图

图1b，灰色线为顶部石墨烯层对于奇数和偶数场构造的外部静电电位分布，黑色线为低部石墨烯层对于奇数和偶数场构造的外部静电电位分布，红线为波函数分布的状态示意图

图1c，器件仿真色扫描电子显微镜图片其中紫色为BLG，顶部的门和电极为金色，底部的多层石墨烯分离门为黑色，顶部的h-BN介电质为灰色

图1d，为连接区域特写图片

图1e ，对于器件1和器件2，R-_bulkCNP为应用位移场的函数

图二 纠结态证据

图2a，接头电导率为v_si的函数

图2b，蓝色线为沿着图a中黄色虚线随着v_si变化的最大值，红色线为沿着图2a中黄色虚线随着v_si变化的最小值

图2c，R_j为四个极化场中D_R和D_L的函数，偶数场阻抗高，奇数场阻抗低。

图三 能带结构计算和纠结态电阻率

图3a，器件接头的能带计算

图3b，在黑线为E_F=0（meV），红线为E_F=5（meV），蓝线为E_F=14（meV）的情况下接头电导率分别随着长度L的变化

图3c，在K和K' 纠结态间谷间散射图解

图四 在磁场中纠结态的阻值

图4a，器件磁阻曲线             图4b，当磁场强度B=8T时，R_j随着V_si的变化

图4c，器件的能带构造         图4d，在E_F=5meV时，器件的磁阻

文献链接：Gate-controlled topological conducting channels in bilayer graphene（Nat. Nanotech.,  2016, doi:10.1038/nnano.2016.158）

本文由材料人电子电工学术组seeding供稿，材料牛编辑整理。

材料牛网专注于跟踪材料领域科技及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域科技进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点我加入编辑部。

材料人网尊重所有进行知识传播的媒体，转载请联系tougao@cailiaoren.com。