在石墨烯中观测到分数量子霍尔效应
介观与纳米尺度物理
2015-05-14 v1 材料科学
摘要
当电子被限制在二维空间中并受到强磁场作用时，它们之间的库仑相互作用变得占主导地位，并可能导致新的物质态，例如分数量子霍尔液体。在这些液体中，与磁通量子耦合的电子形成复杂的复合准粒子，这体现在霍尔电导率被量子化为电导量子的有理分数。最近反常整数量子霍尔效应在石墨烯中的实验发现，为研究关联二维电子系统开辟了一条新途径，其中相互作用的电子波函数是无质量手征费米子的波函数。然而，由于普遍存在的无序，尽管实验上付出了协同努力且理论上兴趣浓厚，但石墨烯迄今仅表现出关联电子现象的微弱迹象。在此，我们报告在超洁净悬空石墨烯中观测到分数量子霍尔效应，支持了在磁场存在下强关联电子态的存在。此外，在低载流子密度下，石墨烯变为一个绝缘体，其能隙可由磁场调节。这些新发现的量子态为研究强磁场下强关联狄拉克费米子的新物质态提供了机会。
引用
@article{arxiv.0910.2763,
title = {Observation of the Fractional Quantum Hall Effect in Graphene},
author = {Kirill I. Bolotin and Fereshte Ghahari and Michael D. Shulman and Horst L. Stormer and Philip Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:0910.2763},
year = {2015}
}