大间隙量子自旋拓扑绝缘体双硅化物的石墨烯嵌入
材料科学
2025-02-04 v1
摘要
量子自旋拓扑绝缘体双硅化物（bismuthene）是一种在SiC(0001)上覆盖2/3单层硅的材料，由其受拓扑间隙（高达800 meV）保护的螺旋金属边缘态构成，使其适用于室温应用。这种巨大的间隙反转源于平面蜂窝结构、强自旋轨道耦合以及由基片介导的轨道滤波效应的独特协同作用。然而，双硅化物在空气中快速氧化，严重阻碍了应用的开发，迄今为止仅限于超高真空条件下的实验。本文成功克服了这一障碍，通过在SiC与保护性石墨烯层之间嵌入双硅化物。通过扫描隧道显微镜和光电子能谱，我们证明了石墨烯嵌入既保留了双硅化物的结构和拓扑完整性，又有效屏蔽了其对空气中的氧化。我们鉴定氢作为此前双硅化物嵌入尝试中缺失的关键成分。我们的发现为原位实验铺平了道路，为开发基于双硅化物的器件指明了下一步发展方向，标志着下一代技术发展的重要进展。
引用
@article{arxiv.2502.01592,
title = {Graphene intercalation of the large gap quantum spin Hall insulator bismuthene},
author = {Lukas Gehrig and Cedric Schmitt and Jonas Erhardt and Bing Liu and Tim Wagner and Martin Kamp and Simon Moser and Ralph Claessen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.01592},
year = {2025}
}