《關於線缺陷誘導的石墨烯一維手征性電子態的理論研究》是依託吉林大學，由姚海波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：關於線缺陷誘導的石墨烯一維手征性電子態的理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姚海波
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
將石墨烯中電子的自旋、贗自旋（子晶格）和谷自由度用作信息儲存和處理的載體是石墨烯研究的主要努力方向之一。目前的實驗技術可將一種線缺陷結構以可控的方式嵌入石墨烯晶格中。這種線缺陷可以誘導所謂的谷手征性一維電子態，其特徵是電子動量方向與其谷自由度互相鎖定。利用這種電子態可實現“谷電子學”的器件功能。以線缺陷可誘導石墨烯一維手征性電子態為切入點，本課題擬開展如下理論研究：以各種類型線缺陷嵌入石墨烯結構所形成的複合結構為研究對象，研究其電子結構,進而考慮線缺陷吸附重原子以引入較強自旋-軌道耦合的情況。關注線缺陷誘導的電子態的各種手征性，即：電子的動量方向、自旋、贗自旋和谷自由度之間的相互關聯。考察石墨烯的層數、堆疊序、晶格邊界類型以及外場等可控因素對這類手征性電子態的影響。完成本項目的研究工作，可以較全面地揭示線缺陷誘導的一維手征性電子態，並在此基礎上提出一些具體可行的石墨烯電子器件原型。
結題摘要
本項目旨在較全面地揭示石墨烯線缺陷可誘導的一維手征性電子態，並以此為基礎提出一些具體可行的石墨烯電子器件原型。主要研究內容包括：（1）通過研究嵌有各種線缺陷的石墨烯結構的電子結構，並考慮外場的影響，揭示了石墨烯線缺陷能夠誘導的手征性電子態，設計了一個能實現谷過濾功能以及谷閥門功能的器件原型；（2）通過研究線缺陷和拓撲絕緣體相共存的雙層石墨烯結構的能帶結構和電子態特徵，揭示了線缺陷誘導的手征性電子態和拓撲相邊界處的螺旋邊態之間的相互影響規律；（3）通過研究石墨烯的三維類似物-拓撲半金屬在磁場下的朗道譜，全面地揭示了包括Weyl半金屬，Dirac半金屬和nodal line半金屬在內的拓撲半金屬的朗道譜的獨有特徵以及其中存在的一維手征性電子態，並通過波包演化證實了Weyl半金屬中新穎的電子迴旋模式；（4）通過研究三維拓撲絕緣體量子線的朗道譜和電子態特徵，解釋了實驗觀測的偶數的量子霍爾電導平台而不是像石墨烯的奇數的量子霍爾電導平台，揭示了量子線側表面態的重要作用。本項目的研究成果對石墨烯納米電子器件的研發以及新型材料的套用開發提供了有價值的理論信息，對材料科學領域有一定的科學指導意義。
