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石墨烯双层边缘的电导率

石墨烯双层的电导率在很大程度上取决于其边缘碳原子的状态。这一特性可能会对量子尺度上的信息传输产生重要影响。

石墨烯的特性

石墨烯由排列成蜂窝状晶格的二维碳原子片制成,显示出与热和电的传导有关的多种特性。

当两层石墨烯彼此堆叠以形成“双层”时,这些特性会变得更加有趣。例如,在这些双层的边缘,原子有时会以一种称为“量子自旋霍尔”(QSH)状态的奇异物质状态存在,这取决于其自旋与运动之间相互作用的性质。作为他们的“自旋轨道耦合”(SOC)。

虽然允许QSH状态用于“本征” SOC,但它会被“ Rashba” SOC破坏。在最近发表在EPJ B上的一篇文章中,印度瓜瓦哈蒂理工学院的Priyanka Sinha和Saurabh Basu表明,这两种类型的SOC导致石墨烯双层导电方式的变化。

石墨烯导电率

对于双层石墨烯的纳米带,其边缘原子呈锯齿形排列,作者表明,允许和禁止的电子能带与单层石墨烯中的明显不同。对于本征SOC,QSH状态甚至导致锯齿形原子在这些能带之间具有间隙,并消失在奇数原子中。但是,Rashba SOC的这种不对称性消失了,从而改变了向双层中添加电子所需的能量与其电导率之间的关系。

对边缘原子状态的传导敏感性表明,石墨烯双层对于自旋电子学应用可能特别有用。该领域研究了如何利用量子自旋来有效地传输信息,这对于量子计算等领域的研究人员特别感兴趣。

Sinha和Basu还发现,他们发现的特征SOC行为在有或没有跨双层电压的情况下都持续存在,这消除了这一方面可能阻止QSH状态形成的理论。他们的工作加深了我们对石墨烯双层的了解,可能为他们有趣的性质开辟新的研究领域。

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