在垂直磁場下，電荷中性石墨烯的基態(tài)被預測為具有鐵磁序和自旋過濾的螺旋邊緣通道的量子霍爾拓撲絕緣體。然而，在大多數(shù)實驗中，觀察到絕緣狀態(tài)是由晶格尺度的相互作用引起的，該晶格尺度的相互作用促進了具有缺口的體積和邊緣激發(fā)的對稱性破壞狀態(tài)。通過適當篩選與鈦酸鍶(SrTiO
3)襯底的高介電常數(shù)的庫侖相互作用，我們將石墨烯零級朗道能級的基態(tài)調(diào)整到拓撲相。在低至1特斯拉的磁場下出現(xiàn)了堅固的螺旋邊緣傳輸，并在微米長的距離上承受高達110開爾文的溫度。這個多功能的石墨烯平臺可以在自旋電子學和拓撲量子計算中發(fā)揮作用。
Fig. 1. 高k電介質(zhì)上石墨烯中的自旋
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Fig. 2. 低磁場量子自旋霍爾效應。
Fig. 3. 非局部螺旋邊緣傳輸。
Fig. 4. 螺旋邊緣輸運的相位圖。
相關研究成果于2020年由法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學Benjamin Sacépé課題組，發(fā)表在Science(DOI: 10.1126/science.aax8201) 上。原文：Helical quantum Hall phase in graphene on SrTiO
3。
本帖摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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