近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授喬振華研究組與校內(nèi)外同行合作在預(yù)言石墨烯和硅烯中的量子反�；魻栃�(yīng)方面取得新突破，研究成果發(fā)表在3月14日和21日的《物理評論快報》上。
通過與校內(nèi)外同行合作，喬振華提出一種新的實(shí)驗(yàn)方案來實(shí)現(xiàn)量子反�；魻栃�(yīng)：將石墨烯置于反鐵磁絕緣體材料鐵鉍酸的鐵磁面上，由于石墨烯與磁性原子間的近鄰效應(yīng)，石墨烯可以同時誘導(dǎo)出較強(qiáng)的外稟Rashba自旋軌道耦合作用以及更強(qiáng)的局域交換場，從而打開一個約為11.5K的量子反�；魻栃�(yīng)體能隙。此外，通過外加垂直應(yīng)力來調(diào)節(jié)石墨烯與磁性襯底的間距，可以增強(qiáng)近鄰效應(yīng)從而使得其實(shí)驗(yàn)可實(shí)現(xiàn)溫度達(dá)到40K以上。
作為石墨烯的姊妹材料，硅烯因其內(nèi)稟自旋軌道耦合作用和內(nèi)稟Rashba自旋軌道耦合作用比石墨烯大很多，被認(rèn)為是一種理想的材料來實(shí)現(xiàn)量子自旋霍爾效應(yīng)。喬振華合作研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)的內(nèi)稟或者外稟的Rashba自旋軌道耦合作用導(dǎo)致的量子反常霍爾效應(yīng)在動量空間的不同谷點(diǎn)具有相同的貢獻(xiàn)；但是，當(dāng)內(nèi)稟與外稟Rashba自旋軌道耦合作用同時存在時，其聯(lián)合作用制造出一種新的谷極化的量子反常霍爾效應(yīng)，即量子反�；魻栃�(yīng)在不同谷點(diǎn)具有不同的貢獻(xiàn)，從而使得該電子態(tài)同時具有量子反�；魻栃�(yīng)和量子谷霍爾效應(yīng)的特性。該項(xiàng)研究為將來設(shè)計(jì)低能耗的谷電子學(xué)元器件提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。
該系列工作得到中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”、國家自然科學(xué)基金委等資助。
