四层石墨烯中的绝缘态揭示了多层石墨烯中的奇偶相互作用效应
介观与纳米尺度物理
2015-03-04 v1
摘要
由于缺乏分离价带和导带的能隙，石墨烯及其多层的低能电子性质对电子 - 电子相互作用非常敏感。例如在双层石墨烯中，预测相互作用会在电荷中性点打开能隙，使系统转变为绝缘体，这已在实验中得到观察。在单层和（Bernal 堆叠）三层石墨烯中，相互作用虽然仍然重要，但不会产生同样剧烈的影响，这些系统在低温下仍保持导电性。人们可能预期，对于更厚的多层结构，相互作用效应会变弱，其行为最终应趋近于石墨。然而，我们通过研究 Bernal 堆叠四层石墨烯 (4LG) 表明，这种预期与现实不符。我们揭示了在电荷中性点附近的窄载流子密度范围内出现了一种鲁棒的绝缘态，这与单粒子能带结构预期的行为不相容。其现象学特征类似于在双层石墨烯中观察到的结果，但更强的电导抑制使得 4LG 中的绝缘态在更高温度下可见。为解释我们的发现，我们提出了对双层石墨烯中提出的相互作用驱动对称破缺态的自然推广。这一推广还解释了实验中涌现出的不同厚度 Bernal 堆叠层中相互作用的系统性奇偶效应，并对多层到石墨的交叉过渡具有启示意义。
引用
@article{arxiv.1501.06764,
title = {Insulating state in tetralayers reveals an even-odd interaction effect in multilayer graphene},
author = {Anya L. Grushina and Dong-Keun Ki and Mikito Koshino and Aurelien A. L. Nicolet and Clément Faugeras and Edward McCann and Marek Potemski and Alberto F. Morpurgo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.06764},
year = {2015}
}
备注
15 pages, 5 figures, This is the original submitted version of the manuscript whose final accepted version, following the review/editorial process, will appear in Nature Communications