《石墨烯體系中一維拓撲受限電子態輸運性質的研究》是依託中國科學技術大學，由喬振華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：石墨烯體系中一維拓撲受限電子態輸運性質的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：喬振華
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
石墨烯獨特的蜂窩狀六角晶格結構決定了其特有的多種雙重自由度：電子自旋、A/B子晶格贗自旋、K/K'谷贗自旋、以及多層石墨烯的上/下層組成的贗自旋。通過外部操控這些自由度，可以在狄拉克點打開各種非平庸的體能隙。其中較易實現的實驗方案便是在AB型的雙層石墨烯上外加一個垂直的電場。由此打開的非平庸的體能隙可以實現量子谷霍爾效應。當電場隨空間變化時，在零電場處（兩邊具有相反的谷拓撲性質）會形成一種零模電子態。我們前期的計算發現，該態呈現零彎曲阻力特性，以及在拓撲交叉處存在與幾何構型相關的反常電流分配現象。在本項目中，我們的研究將主要集中在以下幾點：（1）理論解釋零彎曲阻力和反常電流分配的根本原因，並揭示與幾何構型相關的嚴格電流分配規律；（2）利用外部手段調控拓撲交叉處的電流分配，並將研究對象拓展到量子反常/自旋霍爾體系；（3）探討實驗上目前無法觀測到該拓撲態的原因並提供一個實驗可行性方案。
結題摘要
本課題圍繞基於石墨烯的拓撲受限一維電子態的器件設計和電學輸運特性進行了系列深入研究。從拓撲受限電子態的實驗難點出發進行了分析，並給出了可行性實驗原形的設計方案；對拓撲缺陷引起的受限電子態以及彎曲石墨烯等特殊構型進行了理論預測；對拓撲受限交叉點處的電流分配特性進行了探究，發現了反常的電流分配規律；聯合實驗團隊首次在雙層石墨烯體系中觀測到拓撲受限電子態。在本基金的支持下，圍繞相關研究主題共發表21篇文章，其中1篇Nature，1篇Nature Nanotechnology，2篇PRL，1篇NatureCommunications, 10篇PRB，1篇Reports on Progress in Physics，2篇Frontiers of Physics。該系列研究將有助於將基於石墨烯的電控拓撲電子態套用於低耗散電子元器件的設計和套用領域。
