通过应变工程在石墨烯中实现能隙、拓扑绝缘体态和零场量子霍尔效应
介观与纳米尺度物理
2011-04-07 v1 材料科学
摘要
在石墨烯的众多卓越性质中，其电子特性因无质量手性载流子而特别引人关注，这导致了诸如无载流子极限下的金属导电性和甚至在室温下可观测的半整数量子霍尔效应（QHE）等不寻常现象[1-3]。由于石墨烯仅有一个原子厚，它也容易受到包括机械变形在内的外部影响。后者为通过应变控制石墨烯的性质提供了诱人的前景，最近，几篇报告研究了单轴变形下的石墨烯[4-8]。尽管应变可以诱导额外的拉曼特征[7,8]，但对于约10%的实际应变，尚未观察到或预期到石墨烯能带结构的显著变化[9-11]。在这里，我们展示了沿三个主要晶向设计的应变会诱导强大的规范场[12-14]，该规范场有效地充当超过10 T的均匀磁场。对于有限掺杂，量子化场导致绝缘体体态和一对反向传播的边缘态，类似于拓扑绝缘体的情况[15-20]。我们提出了创建这种量子态和观测赝磁量子霍尔效应的现实方法。我们还展示了应变超晶格可用于在石墨烯电子能谱中打开显著的能隙。
引用
@article{arxiv.0909.1787,
title = {Energy gaps, topological insulator state and zero-field quantum Hall effect in graphene by strain engineering},
author = {F. Guinea and M. I. Katsnelson and A. K. Geim},
journal= {arXiv preprint arXiv:0909.1787},
year = {2011}
}