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石墨烯干涉仪操控和表征谷极化的拓扑扭结态
更新时间:2018-11-10 14:03:06    来源:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.156801    作者:成淑光,翻译:刘振娟    点击:1036次

二维材料畴壁的拓扑扭结态(kink states)的表征和操控是凝聚态物理中研究的难题:拓扑扭结态的色散关系和数目难以从实验上表征,扭结态电流的大小也不易操控。本文中,作者在石墨烯系统中通过构建干涉环,提出了拓扑扭结电子态的相干干涉模型。利用磁畴壁组成的Aharanov-Bohm干涉仪研究外磁场和费米能级调控手段对纯谷电流的周期性调制。结果显示,磁场和门电压都能够调控体系的扭结态,但只有谷极化的电流可在该装置内传播和干涉。运用此方案获得的拓扑扭结态的性质,只依赖于电子运输系数的周期干涉模样,因此在电子无序存在时也可以很好呈现。对于单层石墨烯器件来说,存在一个拓扑扭结态,只有一个振荡周期。对于双层石墨烯装置,存在两个拓扑扭结态,对应两个振荡周期。该发现为操控和表征谷极化的拓扑扭结态提出了新的方法。


磁场下扭结态干涉仪示意图。四个终端连接到中心区域。在中心区域,域壁(黄色路径)由质量项符号反转的横线定义。紫色箭头表示K谷电子的传播方向,灰色垂直箭头表示磁场方向。

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