具有自旋轨道耦合及磁场与赝磁场石墨烯中的相图和边缘态转变

量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应和量子谷霍尔效应是石墨烯中三种奇特的拓扑绝缘相。它们分别由三种不同类型的边缘态表征。这三种效应分别由外磁场、内禀自旋轨道耦合和应变诱导的赝磁场引起。在这里，我们从理论上研究了这些效应共存时的相图，并分析了边缘态如何在三者之间演化。我们发现，在自旋轨道耦合能隙之上，真实磁场和赝磁场会相互竞争，而在自旋轨道耦合能隙之内，量子自旋霍尔效应几乎不受影响。从量子霍尔效应或量子谷霍尔效应到量子自旋霍尔效应的边缘态转变直接依赖于第零朗道能级的排列。利用边缘态转变，我们提出了一种类似于自旋场效应晶体管的器件，并设计了一种自旋电子学多路开关。