以石墨烯和石墨为例的二维与三维层状材料的 Landau 能级光学霍尔效应谱研究
材料科学
2017-05-24 v1
摘要
我们利用 Landau 能级光学霍尔效应谱研究，以石墨烯和石墨为模型系统，对二维和三维六角层状材料的能带结构进行了全面研究。我们利用在样品温度 ~K 和高达 ~T 磁场下、中红外光谱范围内的反射式光学霍尔效应测量数据，研究了高定向热解石墨和 C 面 6\textit{H}-SiC 上多层石墨烯堆叠中的 Landau 能级间跃迁。我们描述了一个用于 Landau 能级间跃迁的全面介电极化率模型，该模型允许对光学霍尔效应数据进行分析。根据其磁场依赖性，我们确定了石墨中 H 点和 K 点的 Landau 能级间跃迁集合，以及多层石墨烯堆叠中去耦合的单层石墨烯和耦合的双层、三层及四层石墨烯的 Landau 能级间跃迁集合。对于去耦合单层石墨烯中的 Landau 能级间跃迁和石墨中的 H 点跃迁，我们观察到偏振模式保持行为，这要求相应介电张量具有对称的磁光贡献。耦合石墨烯层中的 Landau 能级间跃迁以及石墨中的 K 点跃迁表现出偏振模式混合行为，这要求相应介电张量具有反对称的磁光贡献。根据圆偏振平均的 Landau 能级间跃迁能量以及右旋和左旋圆偏振 Landau 能级间跃迁之间的能量劈裂，我们确定了以石墨烯和石墨为例的二维和三维六角层状材料在 Slonczewski-Weiss-McClure 能带结构近似中的模型参数。
引用
@article{arxiv.1705.08398,
title = {Landau Level optical Hall effect spectroscopy on two- and three-dimensional layered materials with graphene and graphite as examples},
author = {Philipp Kühne and Vanya Darakchieva and Mathias Schubert},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.08398},
year = {2017}
}