石墨烯pn结中的弹道-欧姆量子霍尔平台转变

最近在无序石墨烯pn结上进行的量子霍尔实验提供了证据，表明结电阻可以用n型和p型介质电阻的简单欧姆和来描述。然而，在弹道极限下，理论预测pn结中存在依赖于手性的量子霍尔平台。我们表明，这种弹道-欧姆平台转变需要两个截然不同的过程，即（i）空穴/电子朗道态的平衡和（ii）入射朗道边缘态的谷等自旋稀释。这些结论是通过一个简单的散射理论论证得到的，并通过在紧束缚模型下对0.1微米宽的无序石墨烯pn结进行系综量子磁输运计算在数值上得到证实。前一个过程通过pn界面粗糙度实现，在典型实验条件下，均方根粗糙度为10纳米的pn界面无序被发现是足够的。后一个过程对于扶手椅型边缘纳米带由外在边缘粗糙度介导，而对于锯齿型纳米带则由pn结界面边缘处的内在局域谷间散射中心介导。基于这些结果，我们还探讨了为什么高阶欧姆型平台在实验中较难观测到。