《基於石墨烯的量子反常霍爾效應探索》是依託中國科學技術大學，由曾長淦擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於石墨烯的量子反常霍爾效應探索
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曾長淦
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
最近理論預言的量子反常霍爾效應源於內在的磁化強度以及強自旋軌道耦合，可看作無需外磁場的量子霍爾效應，即在零磁場下具有邊緣電荷流，其行進方向受拓撲保護，不存在雜質勢場引起的背散射。但迄今為止量子反常霍爾效應的實驗實現還有很大挑戰。本項目擬通過各種方法製備石墨烯，然後在石墨烯上進行3d和5d重金屬原子摻雜或者將石墨烯置於EuO磁性絕緣襯底上，以增強其自旋軌道耦合以及破壞其時間反演對稱性。利用掃描隧道顯微術對吸附結構、磁性、誘導體能隙以及邊緣態進行研究；利用低溫強磁場輸運手段對其縱向電阻和霍爾效應進行表征，確定此電子體系的一些參數。探索摻雜濃度、柵壓等因素對誘導體能隙以及反常霍爾效應的調控。進一步最佳化製備條件，增強反常霍爾效應，力爭實現量子反常霍爾效應。量子反常霍爾效應的實驗實現不僅將深化人們對凝聚態拓撲量子理論的理解，還將極大推動低能耗的新型量子器件和量子計算的發展。
結題摘要
探索和調控石墨烯的量子效應（例如量子反常霍爾效應、量子相干、量子等離激元等）對設計基於石墨烯的新型量子器件具有重要意義。我們在相關領域取得了若干進展：（1）觀察到石墨烯在反鐵磁絕緣襯底LaMnO3近鄰下的非線性霍爾效應，以及在鐵磁絕緣薄膜EuS近鄰下遷移率的極大提高，為實現石墨烯的量子反常霍爾效應提供了重要線索。（2）實現了石墨烯等離激元激發和傳播的量子調控，發現電子-等離激元耦合對石墨烯電子的量子相干性的極大增強效應。（3）利用分子一維受限反應製備最窄石墨烯條帶並預言其自旋開關效應。（4）利用光柵壓實現了石墨烯的可控雙極性摻雜並構築了石墨烯電子超晶格，觀察到石墨烯在LaAlO3/SrTiO3近鄰下的巨大光電導並設計新概念深紫外探測器。在該項目執行期間，共發表SCI論文19篇，包括3篇Phys. Rev. Lett.，1篇Adv. Mater.，1篇Nat. Commun.和3篇Nano Lett.。培養6名博士生畢業，2名碩士生畢業，1名博士後出站。
