高迁移率石墨烯中狄拉克等离子体的巨磁阻
介观与纳米尺度物理
2023-05-19 v2 材料科学
摘要
石墨烯电子能谱最显著的特征是其狄拉克点，有趣的现象往往聚集于其附近。低温下，该区间内的本征行为常被电荷不均匀性掩盖，但热激发可在升高温度下克服无序并产生狄拉克费米子的电子-空穴等离子体。狄拉克等离子体已被发现表现出包括量子临界散射与流体动力学流动在内的异常性质。然而，关于该等离子体在磁场中的行为所知甚少。本文报道此量子临界区间内的磁输运。在低场下，该等离子体呈现巨抛物线型磁电阻率，即便在室温下于 0.1 T 中亦可达 >100%。这比任何其他系统在此类温度下的磁电阻率高出数个量级。我们表明该行为为单层石墨烯所独有，由其无质量能谱与超高迁移率所支撑，尽管存在频繁（普朗克极限）散射。在几 T 下朗道量子化开启，此时电子-空穴等离子体完全居于第零朗道能级，巨线性磁电阻率浮现。它几乎与温度无关，并可由邻近屏蔽抑制，表明多体起源。与奇异金属中的磁输运以及为 Weyl 金属所预言的所谓量子线性磁阻之间的清晰类比，提供了一个有趣的平台，以利用这一定义良好的量子临界二维系统进一步探索相关物理。
引用
@article{arxiv.2302.06863,
title = {Giant magnetoresistance of Dirac plasma in high-mobility graphene},
author = {Na Xin and James Lourembam and P. Kumaravadivel and A. E. Kazantsev and Zefei Wu and Ciaran Mullan and Julien Barrier and Alexandra A. Geim and I. V. Grigorieva and A. Mishchenko and A. Principi and V. I. Falko and L. A. Ponomarenko and A. K. Geim and Alexey I. Berdyugin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.06863},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 3 figures