石墨烯量子点中的边缘态：零磁场下分数量子霍尔效应的类比与差异
介观与纳米尺度物理
2016-09-08 v1 材料科学
强关联电子
核理论
量子物理
摘要
我们研究了具有锯齿形边界的准圆形石墨烯量子点中，中间带边缘态的简并流形如何在零磁场条件下支持类似于分数量子霍尔效应（FQHE）的强关联多体行为，该效应常见于高磁场下的半导体异质结中。我们首次对 5 <= N <= 8 的全自旋极化电子以及 N(N-1)/2 <= L <= 150 范围内的总角动量进行了系统的精确对角化（EXD）数值研究。我们基于早先在二维半导体量子点中 FQHE 背景下引入的方法 [C. Yannouleas and U. Landman, Phys. Rev. B 66, 115315 (2002)]，推导了旋转电子分子（REM）型波函数。将 EXD 波函数与 Laughlin 型及推导出的 REM 型 FQHE 尝试波函数进行了比较。结果发现，与 Laughlin 波函数相比，REM 的变分扩展对所有分数填充都提供了更好的描述（包括总能量和重叠度），这一事实反映了边缘电子强烈的方位角局域化。与圆形半导体量子点中电子的多环排列相反，石墨烯 REM 在所有情况下都表现出单 (0,N) 多边环形分子（晶体）结构，所有电子均局域在边缘。沿圆形边缘锯齿形边界条件的破坏有效地充当了钉扎电子分子的杂质，产生了具有破缺旋转对称性的单粒子密度，直接描绘了边缘电子的方位角局域化。
引用
@article{arxiv.0901.2326,
title = {Edge states in graphene quantum dots: Fractional quantum Hall effect analogies and differences at zero magnetic field},
author = {Igor Romanovsky and Constantine Yannouleas and Uzi Landman},
journal= {arXiv preprint arXiv:0901.2326},
year = {2016}
}
备注
Revtex. 14 pages with 13 figures and 2 tables. Physical Review B, in press. For related papers, see http://www.prism.gatech.edu/~ph274cy/