多层磷烯及其纳米带的可调电子特性

我们研究了垂直电场对多层磷烯及其纳米带的电子能带结构和输运的影响。在磷烯中，当垂直电场达到临界值 ($E_c$) 时，带隙闭合，能带结构沿扶手椅方向经历从有质量到无质量狄拉克费米子的转变。这一转变可在量子霍尔测量中观察到，因为朗道能级能量对磁场 $B$ 的幂律依赖关系从低于 $E_c$ 时的 $\sim (n+1/2)B$，变为在 $E_c$ 时的 $\sim [(n+1/2)B]^{2/3}$，再到高于 $E_c$ 时的 $\sim [(n+1/2)B]^{1/2}$。在多层磷烯纳米带 (PNRs) 中，垂直电场可用于操控与边缘态相关的带隙中能带，从而产生新的器件功能。我们提出了一种双边缘栅极 PNR 结构，可用作量子开关。