通过栅极定义的 1 维和 0 维 PN 结实现层极化传输：双层石墨烯中的器件设计
介观与纳米尺度物理
2026-03-03 v1
摘要
我们制备了倾角为零的扭叠双层石墨烯器件，采用一组垂直对齐的局部顶部和底部栅极。当顶部栅极电压相同而底部栅极电压不同时，可电化学定义出 1 维 PN 结。在有限掺杂处观察到电阻峰值，而非在电荷中性点处，这种呈非凯斯形的异常断裂，源于 P 和 N 区域的层极化，随磁场增大而进一步增强。通过对顶部和底部栅极施加不同电压，可电化学定义出 0 维点结 (PJ)，使得器件的 P 侧和 N 侧在器件中心仅以单个点相连。随磁场 B 增大，量子霍尔 (QH) 态根据其层极化情况被选择性地接触或远离，导致表征层极化带交叉的非凯斯量子振荡。我们的工作为理解扭叠双层石墨烯中的能带结构演化和层极化提供了新视角，并为基于操控层极化电子态的器件功能铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2603.01963,
title = {Layer-polarized Transport via Gate-defined 1D and 0D PN Junctions in Double Bilayer Graphene},
author = {Wei Ren and Xi Zhang and Shiyu Guo and Jeongsoo Park and Jack Tavakley and Daochen Long and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Ke Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.01963},
year = {2026}
}