石墨烯中单个 Coulomb 杂质附近 Dirac 准粒子的映射
介观与纳米尺度物理
2013-05-02 v1
摘要
Dirac 费米子对 Coulomb 势的响应预计与传统原子和杂质系统中观察到的非相对论电子行为显著不同。令人惊讶的是，针对这种超相对论性体系的许多关键理论预测尚未在实验室中得到检验。Graphene 是一种电子行为如同无质量 Dirac 费米子的二维材料，为实验测试此类预测提供了独特的机会。Graphene 中 Dirac 费米子对 Coulomb 势的响应是广泛电子现象的核心，并可作为探测 Graphene 内禀介电常数的灵敏探针，而该常数是决定此材料中电子-电子相互作用强度的首要因素。在此，我们展示了对置于栅控 Graphene 器件上的单个 Coulomb 势的纳米尺度响应的直接测量。我们利用扫描隧道显微镜与光谱学在 Graphene 上制备可调电荷杂质，并测量了在 Q = +1|e| 杂质电荷态下它们如何被 Dirac 费米子屏蔽。我们观察到类电子与类空穴 Dirac 费米子对可调 Coulomb 势的响应截然不同。将这种电子-空穴不对称性与理论模拟进行比较，使我们能够检验 Dirac 费米子在 Coulomb 势附近行为的基本预测，并提取出 Graphene 的内禀介电常数：{\epsilon}_g = 3.0 \pm 1.0。这一较小的 {\epsilon}_g 值表明，微观电子-电子相互作用能够对 Graphene 性质产生显著贡献。
引用
@article{arxiv.1205.3206,
title = {Mapping Dirac Quasiparticles near a Single Coulomb Impurity on Graphene},
author = {Yang Wang and Victor W. Brar and Andrey V. Shytov and Qiong Wu and William Regan and Hsin-Zon Tsai and Alex Zettl and Leonid S. Levitov and Michael F. Crommie},
journal= {arXiv preprint arXiv:1205.3206},
year = {2013}
}