石墨烯量子霍尔边缘的电荷与自旋输运

使用二维 Dirac 方程描述的石墨烯边缘附近的 Landau 能级弯曲，为理解该材料中的量子霍尔效应 (QHE) 提供了微观框架。我们回顾了石墨烯中 QHE 边缘态的性质，重点介绍了由于电子态的 Dirac 特性而产生的新现象。提出了一种利用扫描隧道探针绘制边缘态色散的方法。研究表明，Landau 能级的 Zeeman 分裂在 Dirac 点周围产生了一种特别有趣的情况，即产生了具有相反自旋的反向环行模式。这些手性自旋模式导致了丰富的自旋输运现象，包括自旋霍尔效应、自旋过滤与注入以及自旋流的电学探测。估计由交换作用增强的 Zeeman 自旋隙为几百开尔文，使得石墨烯成为自旋电子学的理想系统。文中展示了与近期 $\nu=0$ 附近输运测量的比较。