石墨烯中谷极化的全电学方案

我们提出了一种在石墨烯中产生谷极化的全电学装置。一个有限石墨烯片连接到两个正常金属电极，每个电极沿其锯齿形边缘有两个端子，而扶手椅形边缘保持自由。当在一个端子上施加偏压而其他端子接地时，由于石墨烯与金属电极之间的横向动量匹配，谷极化出现。当金属中的费米波矢超过石墨烯中 K 和 K' 谷间距的一半时，可实现显著的谷极化。我们分析了电导和谷极化如何依赖于几何和电子参数。虽然增加宽度会同时增强电导和极化，但增加长度会引入法布里-珀罗振荡，并由于增强的谷间混合而抑制谷极化。我们还研究了无序的影响：石墨烯中的在位无序会增加狄拉克点附近的电导，但会降低谷极化。最后，我们研究了不完美扶手椅形边缘和界面粗糙度的影响，发现与理想条件的适度偏差仍能产生显著的谷极化。我们的结果展示了在石墨烯基器件中电学控制谷自由度的可行途径。