双层石墨烯中ν=0处自旋相变的证据

量子自旋霍尔效应最著名的特性是存在自旋极化的反向传播边缘态。这种新颖的边缘态构型也被预言会在石墨烯中出现，当自旋分裂的电子型和空穴型朗道能级在样品边缘被迫交叉时。特别地，如果基态是自旋铁磁体，则在双层石墨烯的ν=0处预言了一种量子自旋霍尔类似物。先前的研究已经证明，双层石墨烯的ν=0态在垂直磁场中是绝缘体，尽管该态的确切性质尚未被确定。在此，我们展示了在倾斜磁场中双栅极双层石墨烯器件里ν=0态的测量结果。面内磁场和垂直电场的施加使我们能够绘制出ν=0态作为实验可调参数函数的完整相图。在大面内磁场下，我们观察到一个电导约为4e^2/h的金属态的量子相变，这与铁磁体的预言一致。