湖南师范大学–Kekulé-O扭曲石墨烯的光开关反常Hall效应和Nernst效应

基于Kekulé-O (Kek-O)扭曲石墨烯的成功制备，我们从理论上研究了Kek-O石墨烯在非共振圆偏振光照射下的异常Hall效应和Nernst效应。采用Floquet理论，推导了Kek-O石墨烯在光照射下的有效哈密顿量。我们发现光照射可以解除谷简并，并诱发纯粹的异常Hall和Nernst电流。Hall和Nernst电导率可以通过非共振圆偏振光进行切换。作为费米能量的函数，Berry曲率为奇函数。当费米能量与低导带或价带边缘重合时，Berry曲率、异常Hall和Nernst电导率达到最大值。在一定的费米能量下，反常Hall电导率随光照参数的增加而线性增加，而Nernst电导率则先增大后减小。我们的研究结果对基于Kek-O石墨烯的光电器件的设计具有指导意义。

图1. 圆偏振光照射Kekulé-O石墨烯的示意图，其中红色箭头表示纵向电流，横向测量的异常霍尔电流可以被光切换。

图2. F_ω = 0 (a)和F_ω = 0.1 eV (b)时的能带结构。在图(b)中，蓝(红)曲线为导(价)带，实线和虚线分别表示η = 1和-1。

图3. 不同光照参数F_ω下，Berry曲率Ω(E_F)与费米能量E_F的关系，其中红色实线、黑色点划线和蓝色虚线分别对应于F_ω= 0.03 eV、0.05 eV和0.1 eV。

图4. (a)不同光照参数F_ω下异常霍尔电导率σ_xy与E_F的关系；(b)不同E_F下σ_xy与F_ω的关系。

图5. (a)不同F_ω下Nernst系数α_xy与E_F的关系。(b) 不同E_F下α_xy与F_ω的关系。

相关研究成果由湖南师范大学物理系、低维量子结构与调控省部共建教育部重点实验室Wufei Huang等人于2023年发表在Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures (https://doi.org/10.1016/j.physe.2023.115698)上。原文：Light switchable anomalous Hall and Nernst effects of Kekulé-O distorted graphene。