贝里曲率Berry curvature ,类似于磁场,但在动量空间中,通常存在于非平凡量子几何材料中。贝里曲率赋予布洛赫电子,以横向反常速度,即使在没有磁场的情况下,也能产生类霍尔电流。
今日,西班牙 巴塞罗那科学技术研究院Frank H. L. Koppens团队Jianbo Yin,Cheng Tan共同一作,在Science上发文,报道了原位实验直接观测到了可调谐谷选择量子霍尔效应 valley-selective Hall effect(VSHE),其中反转对称性以及电子几何相位,可由平面外电场控制。使用具有本征和可调带隙的高质量双层石墨烯gapped bilayer graphene,GBG,用圆偏振中红外光照射,并证实观察到的霍尔电压是,由光诱导谷群产生的。与二硫化钼molybdenum disulfide(MoS2)相比,这一研究发现谷选择量子霍尔效应 VSHE的数量级更大,这归因于Berry曲率与带隙的反标度inverse scaling 。通过监测谷选择霍尔电导率,研究了Berry曲率随带隙的演化。谷选择量子霍尔效应VSHE的这种原位实验操作,为拓扑和量子几何光电器件铺平了道路,例如更强大的量子开关和探测器。
Tunable and giant valley-selective Hall effect in gapped bilayer graphene
间隙双层石墨烯中的可调和巨谷选择性霍尔效应
图1.可调Berry曲率驱动的双层石墨烯gapped bilayer graphene,GBG谷选择霍尔效应。
图2.激子态和间隙依赖的谷选择量子霍尔效应VH。
图3.双层石墨烯GBG中谷选择量子霍尔效应VSHE。
图4.演变
二维Dirac材料,如石墨烯和过渡金属二硫属化合物,是实现许多新拓扑和量子几何效应的有吸引力材料。这些二维材料中,电子能带结构的多个极值或谷,提供了额外谷自由度,该自由度允许电荷载流子,在穿过材料时有效地执行奇异的电子舞蹈路径electronic dance routines 。在具有可调带隙的双层石墨烯中,该项研究展示了这些舞蹈动作是可以编排,为开发拓扑光电设备(如鲁棒开关和探测器)提供了一条新途径。
文献链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4266
DOI: 10.1126/science.abl4266
本文译自Science。
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