可调对称性破缺与石墨量子自旋格林状态中的螺旋边缘输运
介观与纳米尺度物理
2014-02-12 v1
摘要
低维电子系统传统上通过在异质结构或本征纳米材料（如单分子、纳米线和石墨）中进行电荷约束来实现。近期随着对称保护表面态在拓扑绝缘体边界上的出现，催生了一种新范式，使可创造具有新特性的电子系统成为可能。例如，时间反演对称性 (TRS) 为三维拓扑绝缘体表面的无质量载流子赋予了螺旋特性，将其自旋方向锁定在动量方向上。弱破坏这种对称性会在表面生成能隙，导致具有有限有效质量和特殊自旋纹理的载流子。对二维拓扑绝缘体边界的一种维边界态的类似操控也可能，但尚未在领先候选材料中观察到。本文实验表明，当石墨单层薄膜受到非常大的磁场倾斜于石墨平面时，呈现出一种新的量子自旋格林 (QSH) 效应，这一效应此前仅被认为存在于 TRS 拓扑绝缘体中。与 TRS 情况不同，此处的 QSH 效应是由当电子自旋在半填满的 Landau 能级中被大尺寸平面磁场极化后所产生的自旋旋转对称性所保护。 resulting helical edge states 的性质可以通过在施加的磁场与内在反亚磁性不稳定性之间进行平衡来调制。这种平衡导致的 cantilever antiferromagnetic (CAF) 状态中，我们观察到带隙边缘态的输运特征，构成了一种可调谐带隙及其相关自旋纹理的新的一种维电子系统。
引用
@article{arxiv.1307.5104,
title = {Tunable symmetry breaking and helical edge transport in a graphene quantum spin Hall state},
author = {A. F. Young and J. D. Sanchez-Yamagishi and B. Hunt and S. H. Choi and K. Watanabe and T. Taniguchi and R. C. Ashoori and P. Jarillo-Herrero},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.5104},
year = {2014}
}
备注
15 pages, 10 figures including supplementary information