【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)由其微觀結(jié)構(gòu)決定，二維材料的層自由度則為操控其性質(zhì)提供了一個新的維度。層間滑移作為決定二維材料微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵物理量，在調(diào)控電子結(jié)構(gòu)及輸運(yùn)特性方面具有極大潛力。然而，如何在中心反演對稱體系克服堆垛勢壘以實(shí)現(xiàn)原子層滑移，并進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證層間滑移對電子輸運(yùn)性質(zhì)的影響，是該領(lǐng)域面臨的核心挑戰(zhàn)。
雙層石墨烯的層間滑移調(diào)控與拓?fù)潆娮虞斶\(yùn)效應(yīng)示意圖
近日，西安交通大學(xué)物理學(xué)院王喆教授團(tuán)隊研究利用數(shù)值模擬證明，彎曲的雙層石墨烯結(jié)構(gòu)可有效克服滑移勢壘，實(shí)現(xiàn)能量穩(wěn)定的層間滑移。進(jìn)一步理論分析揭示了該滑移可誘導(dǎo)貝里曲率發(fā)生反轉(zhuǎn)，進(jìn)而在一維莫爾通道中實(shí)現(xiàn)拓?fù)溥吘墤B(tài)。在實(shí)驗(yàn)方面，研究團(tuán)隊將雙層石墨烯轉(zhuǎn)移至納米脊結(jié)構(gòu)基底，成功實(shí)現(xiàn)了層間滑移的有效調(diào)控。低溫電子輸運(yùn)測量結(jié)果清晰展示出帶隙內(nèi)的拓?fù)漭斶\(yùn)行為。通過對飽和電導(dǎo)與溝道長度依賴關(guān)系的系統(tǒng)研究，團(tuán)隊揭示了該體系中存在八重量子通道。該實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果與理論計算高度吻合，為層間滑移的成功實(shí)現(xiàn)與有效調(diào)控提供了關(guān)鍵性實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
相關(guān)成果以《雙層石墨烯中層間滑移誘導(dǎo)的拓?fù)涔容斶\(yùn)》(“Topological valley transport in bilayer graphene induced by interlayer sliding”)為題，在《物理評論快報》(Physical Review Letters)期刊上發(fā)表，同時入選編輯推薦(Editors’ Suggestions)，并被美國物理學(xué)會旗下官方線上雜志《物理》(Physics Magazine) 選為物理亮點(diǎn)(Featured in Physics)。
西安交大物理學(xué)院潘杰副教授為第一作者，王喆教授與王澍曦助理教授為通訊作者。本研究獲得了國家自然科學(xué)基金、陜西省基礎(chǔ)科學(xué)(數(shù)學(xué)、物理學(xué))研究院以及中央高校基本業(yè)務(wù)費(fèi)的支持。王喆教授團(tuán)隊長期從事低維量子材料與器件的研究，相關(guān)研究成果已在《科學(xué)》(Science)、《自然-納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)、《物理評論快報》(Physical Review Letters)、《物理評論X》(Physical Review X)等期刊上發(fā)表多篇論文。
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