石墨烯中无质量狄拉克费米子的二维气体
介观与纳米尺度物理
2011-05-05 v1 强关联电子
广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 理论
摘要
材料的电子性质通常由表现为具有有限质量、遵循薛定谔方程的非相对论电子的准粒子来描述。在这里，我们报告了一个凝聚态体系，其中电子输运本质上由狄拉克方程控制，电荷载流子模拟具有零质量和有效“光速” c* ~10^6m/s 的相对论粒子。我们对石墨烯（碳的单原子层）的研究揭示了二维（2D）狄拉克费米子特有的一系列不寻常现象。特别是，我们观察到：a) 石墨烯中的整数量子霍尔效应是反常的，因为它发生在半整数填充因子处；b) 即使载流子浓度趋于零，石墨烯的电导率也永远不会低于对应于电导量子 e^2/h 的最小值；c) 石墨烯中能量为 E 的无质量载流子的回旋质量 m 由方程 E = mc*^2 描述；d) 石墨烯中的 Shubnikov-de Haas 振荡由于 Berry 相位而表现出 π 的相移。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0509330,
title = {Two-Dimensional Gas of Massless Dirac Fermions in Graphene},
author = {K. S. Novoselov and A. K. Geim and S. V. Morozov and D. Jiang and M. I. Katsnelson and I. V. Grigorieva and S. V. Dubonos and A. A. Firsov},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0509330},
year = {2011}
}