具有高于室温本征体能隙的石墨烯基拓扑绝缘体
介观与纳米尺度物理
2015-06-17 v1 材料科学
摘要
拓扑绝缘体 (TIs) 代表了一种新的物质量子态，其特征是在绝缘体能隙内存在稳健的无能隙态。二维 (2D) 拓扑绝缘体的金属边缘态，即量子自旋霍尔 (QSH) 效应，对背散射免疫并承载完全自旋极化的无耗散电流。然而，目前在 HgTe 和 InAs/GaSb 中实现的二维拓扑绝缘体具有较小的体能隙（<10 meV），远低于室温，从而限制了它们在电子和自旋电子器件中的应用。在此，我们报道了一种新的二维拓扑绝缘体，由夹在两个 Bi2Se3 板之间的石墨烯层组成，其表现出 30 至 50 meV 的大本征体能隙，使其适用于室温应用。不同于以往增强石墨烯晶格本征自旋轨道耦合效应的策略，这种基于石墨烯的拓扑绝缘体基于一种新机制，即石墨烯狄拉克能带与 Bi2Se3 导带之间的强反转。应变工程导致了对体能隙的有效控制和显著增强。最近报道的光滑石墨烯/Bi2Se3 界面的合成证明了这种新型二维拓扑绝缘体结构实验实现的可行性，其在纳米尺度器件应用中具有巨大前景。
引用
@article{arxiv.1310.2580,
title = {Graphene-based topological insulator with an intrinsic bulk band gap above room temperature},
author = {Liangzhi Kou and Binghai Yan and Feiming Hu and Shu-Chun Wu and Tim O. Wehling and Claudia Felser and Changfeng Chen and Thomas Frauenheim},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.2580},
year = {2015}
}
备注
3 figures, 1 table