Quantum Anomalous Hall Effect in Single-layer and Bilayer Graphene
量子反常霍尔效应可以发生在具有交换场和自旋轨道耦合的单层和少层石墨烯系统中。本文研究了具有Rashba自旋轨道耦合的单层和栅控双层石墨烯系统中的量子反常霍尔效应。我们计算每个谷点的Berry曲率，发现单层石墨烯的霍尔电导率在$σ_{xy} = 2e^2/h$量子化，每个谷贡献一个单位电导和相应的手性边缘状态。在双层石墨烯中，我们发现当栅压$U$小于交换场$M$时，量子化的反常霍尔电导率是单层情况的两倍，否则为零.虽然当$U > M$时，陈数为零，但系统仍然表现出量子化的谷霍尔效应，相反谷中的边缘态沿相反方向传播。利用外部栅极电压在不同拓扑状态之间调谐的可能性表明了可能的基于石墨烯的自旋电子学应用。
2011-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Frequency dependence of the light-induced Hall effect in dissipative graphene
我们确定光驱动石墨烯的霍尔电导率，特别关注其频率依赖性，并将其与基于Floquet态的静态有效近似进行比较。这种近似给出了Haldom模型作为光驱动石墨烯的有效模型，具有带隙光谱和$-2e^2/h$的量子化霍尔电导率。我们模拟的光驱动和有效的模型，并明确包括在我们的模拟耗散环境。我们研究了不同的驱动机制和耗散强度对石墨烯霍尔电导率的影响。作为中心结果，光驱动系统的霍尔电导率不能很好地近似于有效模型，除了中间驱动频率和小耗散的制度，其中狄拉克点的霍尔电导率贡献近似地恢复了$-2e^2/h$的量化值，以及在弱耗散的瞬态动力学中。
2021-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fractional quantum Hall effect in CVD-grown graphene
我们显示了分数量子霍尔态的出现在干转移化学气相沉积（CVD）衍生的石墨烯组装成异质结构的磁场从低于3 T到35 T。有效的复合费米子填充因子高达$ν^* = 4$是可见的，更高阶的复合费米子态（带有四个通量量子）开始出现在最高的领域。我们的研究结果表明，CVD生长的石墨烯的量子迁移率与剥离的石墨烯的量子迁移率相当，更具体地说，$p/3$分数量子霍尔态具有高达30 K的能隙，与基于剥离的石墨烯的其他硅门控器件中观察到的能隙相当。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Transport in Chemical Vapor Deposited Graphene Synthesized on Cu: Quantum Hall Effect and Weak Localization
我们报告的电子性质的石墨烯合成的化学气相沉积（CVD）铜，然后转移到SiO2/Si。已经合成了晶圆级（高达4英寸）石墨烯膜，如光谱拉曼映射所示，主要由单层石墨烯组成。在由这种CVD石墨烯制造的微型器件上进行低温输运测量，显示双极场效应（开/关比约为5，载流子迁移率高达约3000 cm ^2/Vs）和“半整数”量子霍尔效应，这是单层石墨烯的固有电子性质的标志。我们还观察到弱本地化和提取信息的相位相干性和散射的载波。
2010-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature induced valley Hall effect in non-encapsulated hBN/Bilayer graphene heterostructure aligned with near-zero twist angle
本研究在非封装hBN/双层石墨烯异质结构中，通过近零扭转角对齐实现谷霍尔效应，利用非局域电阻测量验证，并可由位移场调控，Berry曲率计算支持实验。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half integer quantum Hall effect in high mobility single layer epitaxial graphene
量子霍尔效应，与$π$的贝里相是在这里证明了在4 H碳化硅的C面上生长的单个石墨烯层。在4 K下的迁移率为$\sim$ 20，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s，在300 K下的迁移率为~ 15，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s，尽管存在污染和衬底步骤。这与SiO $_2$上的最佳剥离的石墨烯薄片相当，并且比Si面外延石墨烯单层大一个数量级。这些和其他性质表明，C面外延石墨烯是基于石墨烯的电子器件的可行平台。
2009-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity induced quantum anomalous Hall effect in graphene/EuO hetero-structures
在石墨烯和铁磁绝缘体EuO的异质结构中，Eu原子在石墨烯层中诱导邻近交换和谷间相互作用。由晶格对称性的约束，并引导从头计算，一个模型哈密顿量的构造，描述的低能量带。带参数，如邻近诱导的交换分裂，自旋轨道耦合，谷间相互作用的确定。陈数的计算确定的条件下，异质结构表现出拓扑非平凡的频带，引起量子反常霍尔效应与霍尔电导率$σ_{xy} = 2 e^2/h$。
2015-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall effect in graphene with twisted bilayer stripe defects
分析了单层石墨烯中存在双层条纹缺陷时的量子霍尔效应。在碳化硅上生长的石墨烯的衬底中的步骤处经常遇到这样的缺陷。我们表明，AB或AA堆叠的双层条纹导致大的霍尔电导率波动，破坏量子霍尔平台。的波动是一个结果的耦合的边缘状态在相对的边缘通过电流穿过条纹。在旋转的第二层相对于连续的单层（扭曲双层条纹缺陷），这样的电流去耦从扩展的边缘状态，并发展成长寿命的离散准束缚态周围的条纹的周长循环。边缘模式的后向散射则只发生在精确的共振能量，因此量子霍尔平台恢复作为扭转角的增长。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reentrant fractional quantum Hall states in bilayer graphene: Controllable, driven phase transitions
在这里，我们报告从我们的理论研究，在偏置的双层石墨烯，可以诱导相变从不可压缩状态到可压缩状态，通过调整在给定的电子密度的带隙。同样地，具有固定带隙的密度的变化导致从较低朗道能级的可压缩态到中间朗道能级的可压缩态，最后到较高朗道能级的可压缩态的转变。这种分数量子霍尔态中可调谐相变的有趣场景是双层石墨烯所独有的，并且以前从未存在于传统的半导体系统中。
2010-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local breakdown of the quantum Hall effect in narrow single layer graphene Hall devices
我们已经分析了由剥离的单层石墨烯转移到SiOx上制造的1微米宽的霍尔器件中的量子霍尔效应的击穿。我们已经观察到，霍尔电阻从其量化值的偏差是弱依赖于纵向电阻率高达5 A/m的电流密度，其中霍尔电阻保持量化，即使当纵向电阻随电流单调增加。然后，在纵向电阻保持其逐渐增加的同时，量子化电阻发生崩溃。相对于电流的电导率的指数增加表明杂质介导的朗道能级间散射作为击穿的机制。结果被解释为整个样品的击穿行为的强烈变化，由于随机分布的散射中心介导的击穿。
2013-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transition between canted antiferromagnetic and spin-polarized ferromagnetic quantum Hall states in graphene on a ferrimagnetic insulator
在石墨烯的量子霍尔机制中，在零朗道能级处的反铁磁态和自旋极化铁磁态竞争，导致取决于所施加的磁场的方向和大小的倾斜反铁磁态。在这里，我们调查这种过渡在2.7 K的石墨烯霍尔棒，接近耦合到亚铁磁绝缘体Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$。从非局域输运测量，我们证明了在石墨烯中的诱导磁交换场，这降低了所需的磁场调制的磁性状态在石墨烯。这些结果表明，石墨烯中的磁邻近效应是二维材料开发的重要组成部分，其中期望物质的有序状态可以用相对小的施加磁场（> 6 T）来调节。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous viscosity of vortex hall states in graphene
利用量子多涡流体力学方法研究了石墨烯霍尔流体反常粘性的温度效应。考虑了通常观察到的充盈分数，$ν$在$0 < ν< 2$范围内。在有限温度下，得到了依赖于几何参数霍尔膨胀系数的反常粘滞系数的表达式。它是由应变诱导的赝磁场以及涡旋速度中的异常项引起的，这是涡旋-涡旋相互作用重新归一化的原因。我们观察到，这两项大大修改异常粘度以及增强弱观察到的v分数。膨胀系数的有限值在不同温度下产生一个常数和一个无限大的粘度。无穷大被确定为能隙，并建议温度下，新的稳定的量子霍尔填充分数可以看到。这种现象用于估计石墨烯中已经测量的分数量子霍尔态的能隙。
2015-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Effect in a Graphene p-n Junction
我们报道了单层石墨烯pn结的制备和输运研究。通过使用局部顶栅和全局背栅的静电选通来单独控制两个相邻区域中的载流子类型和密度。本发明描述了一种官能化的Al 2 O3氧化物，其粘附到石墨烯上并且不显著影响其电子性质。在量子霍尔制度的测量揭示了新的高原两端电导在1和3/2倍的量子电导，E2/h，与理论一致的结。
2007-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local gating of a graphene Hall bar by graphene side gates
我们研究了具有额外石墨烯侧栅的单层石墨烯霍尔棒的磁输运性质。在没有磁场的情况下，侧选通可以通过考虑霍尔条内的两个平行导电通道来建模。这导致侧门产生的场的平均穿透深度约为100mm。90 nm。侧栅极在量子霍尔机制中也是有效的，并且允许修改纵向电阻和霍尔电阻。
2007-09-19 cond-mat.mes-hall
Berry phase and the unconventional quantum Hall effect in graphene
石墨烯中π的Berry相是以教学方式导出的。澄清了如何正确计算该值的模糊性。讨论了它与石墨烯中的非常规量子霍尔效应的联系。
2013-09-26 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect on centimeter scale chemical vapor deposited graphene films
我们报告了在7 mm \times 7 mm的单层石墨烯膜上观察到的良好的半整数量子霍尔效应（QHE）。采用化学气相沉积（CVD）法在铜衬底上生长石墨烯薄膜，然后转移到SiO_{2} /Si衬底上，典型载流子迁移率为\approx 4000 cm^{2} /Vs。并且还可以促进关于石墨烯的量子霍尔物理学的广泛实验和利用石墨烯的特殊性质的实际应用。
2011-09-30 cond-mat.mes-hall
Imaging field-tuned quantum Hall broken-symmetry orders and quantum Hall conducting channel in charge-neutral graphene WSe2 heterostructure
石墨烯中的第零朗道能级（0 LL）已经成为一个平带平台，通过简单地调整磁场的强度和/或方向，可以以前所未有的控制探索不同的多体相。当石墨烯中的OLL被半填充时，预测在高磁场中实现具有不同晶格尺度破缺级的丰富的量子霍尔铁磁（QHFM）相1 - 8，13 -16。在这里，我们报告了一个场调谐的连续量子相变的不同谷排序QHFM的电荷中性石墨烯绝缘二硒化钨（WSe 2）。在半充满的0 LL中，反常的依赖于场的能隙清楚地揭示了相变。通过对相变过程中电子波函数的原子分辨率成像，我们观察到了场调谐的连续变化的谷极化和谷反转的微观特征，这是出乎意料的，超出了目前的理论预测。此外，拓扑量子霍尔导电沟道的石墨烯直接成像时，衬底（WSe 2）引入带弯曲的OLL。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
How Graphene-like is Epitaxial Graphene? \\Quantum Oscillations and Quantum Hall Effect
我们研究了在6 H-SiC（0001）衬底上外延生长的高质量单层石墨烯的输运性质。我们已经测量了传输特性，特别是载流子密度，迁移率，电导率和大样品以及亚微米大小的霍尔酒吧是完全躺在原子级平坦的衬底平台的磁导。结果显示高迁移率，独立于样品尺寸和Shubnikov-de Haas效应与单层石墨烯的朗道能级谱。当门控接近狄拉克点时，迁移率大幅增加，并且发生石墨烯类量子霍尔效应。这证明外延石墨烯由先前在剥离的石墨烯中观察到的相同的伪相对论物理学支配。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall
Probing the mechanical properties of graphene using a corrugated elastic substrate
石墨烯优异的机械性能使其在纳米机械器件和功能复合材料方面具有吸引力。石墨烯机械行为的两个关键方面是其弹性和粘合性能。这些通常在单独的实验中确定，并且此外通常难以提取用于粘附的参数。此外，石墨烯和其他弹性材料之间的机械相互作用尚未得到很好的研究。在这里，我们展示了一种技术，用于研究的弹性和粘合性能的几层石墨烯（FLG），将其放置在可变形的，微波纹基板。通过测量复合石墨烯-基底结构的变形，并开发相关的线性弹性理论，我们能够提取有关石墨烯的弯曲刚度、粘附力、层间滑动的临界应力和样品依赖性张力的信息。这些结果与石墨烯基机械和电子器件以及石墨烯在复合材料、柔性材料和应变工程材料中的应用有关。
2010-06-15 cond-mat.mes-hall
Engineering Quantum Spin Hall Effect in Graphene Nanoribbons via Edge Functionalization
Kane和Mele预测，在自旋轨道相互作用的存在下，石墨烯实现量子自旋霍尔态。然而，石墨烯中异常弱的固有自旋轨道分裂（$\approx 10^{-5}$ eV）抑制了这种拓扑绝缘相的实验观察。为了解决这个问题，我们提出了一种新的方法来控制石墨烯中的自旋轨道相互作用，通过共价官能化的石墨烯边缘含有重元素的官能团。概念验证第一性原理计算表明，非常强的自旋轨道耦合可以诱导在现实模型中的窄石墨烯纳米带与碲终止的边缘。我们证明了在这样的系统中可以实现具有强Rashba分裂的电子带以及跨越宽能量范围的量子自旋霍尔态。因此，我们的工作开辟了新的视野，工程拓扑电子相的纳米结构的基础上，石墨烯和其他材料的本地引入的自旋轨道相互作用。
2013-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spontaneous Quantum Hall States in Chirally-stacked Few-Layer Graphene Systems
具有N >= 2的手性堆叠的N层石墨烯系统表现出各种不同的对称性破缺状态，其中来自不同自旋和谷的电荷密度贡献在层之间自发地转移。我们解释了这些国家是如何区分他们的电荷，自旋和谷霍尔电导率，他们的轨道磁化，和他们的边缘状态的属性。我们认为谷霍尔态每个自旋谷有[N/2]个边缘通道。
2010-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A scheme to realize the quantum spin-valley Hall effect in monolayer graphene
量子自旋霍尔效应首先在石墨烯中被预测。然而，石墨烯中弱的自旋轨道相互作用意味着石墨烯中量子自旋霍尔效应的研究从未取得成果。在这项工作中，我们展示了如何产生量子自旋谷霍尔效应在石墨烯通过量子泵浦通过磁性杂质和静电势的应变石墨烯单层。我们看到，不仅可以在两个谷中以完全相反的方向泵浦唯一的自旋极化电流，而且可以在两个谷中以相反的方向流动纯自旋电流，我们称这种新颖的现象为量子自旋谷霍尔效应。这意味着量子谷霍尔和量子自旋霍尔的孪生效应可以在所提出的器件中同时探测。这项工作将大大推进石墨烯自旋电子学领域，迄今为止由于缺乏自旋轨道相互作用而步履蹒跚。我们讨论了任何自旋轨道相互作用的需要，并展示了石墨烯如何被操纵来实现拓扑绝缘体独有的功能。
2016-09-10 cond-mat.mes-hall
Two-phonon scattering in graphene in the quantum Hall regime
石墨烯最显著的特征之一是其在实验可达到的磁场中的巨大朗道能级间分裂，这导致室温量子霍尔效应。本文计算了量子化磁场中高温下石墨烯中双声子散射诱导的纵向电导率。它的结论是，纯粹的声子诱导的散射，可以忽略不计的传统半导体异质结构在量子霍尔条件下，变得可比的无序诱导的贡献，在量子霍尔制度的石墨烯的耗散导电性。
2015-12-04 cond-mat.mes-hall
Intrinsic (valley) thermal Hall conductivity of phonons in graphene for integer quantum Hall phases
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
本文计算了量子霍尔区域石墨烯声子的内禀谷热霍尔电导率，源于电子-声子耦合诱导的声子谷霍尔粘度，并讨论了测量前景及推广至其他狄拉克材料。
2026-09-10 cond-mat.mes-hall
Proximity-induced ferromagnetism in graphene revealed by anomalous Hall effect
我们展示了单层石墨烯与原子级平坦的钇铁石榴石（YIG）铁磁薄膜交换耦合的反常霍尔效应（AHE）。反常霍尔电导在低温下的量级为~0.09（2e2/h），在~300 K范围内均可测量。我们的观察结果表明，不仅邻近诱导的铁磁性在石墨烯/YIG与大的交换相互作用，但也增强了自旋轨道耦合，这被认为是固有的弱在理想的石墨烯。石墨烯中的邻近诱导铁磁有序可以导致新的输运现象，如量子化的AHE，这对自旋电子学是潜在有用的。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall
Upstream modes and antidots poison graphene quantum Hall effect
量子霍尔效应是拓扑保护的开创性例子，因为载流子通过禁止反向散射的一维边缘通道传输。石墨烯已经成为一个特殊的平台，揭示了这一非凡属性的新方面。然而，在传统的霍尔条几何形状中，石墨烯边缘沟道的拓扑保护被发现令人遗憾地不如高迁移率半导体中的那样稳健。在这里，我们探索石墨烯量子霍尔制度在本地规模，使用扫描门显微镜。我们揭示了沿石墨烯边缘的反量子点的不利影响，介导反向散射向上游边缘通道，从而触发拓扑击穿。结合模拟，我们的实验结果提供了进一步的见解石墨烯量子霍尔通道的脆弱性。反过来，这可能会使未来的发展朝着精确操纵的拓扑保护的边缘通道托管在各种类型的二维晶体。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall
Anomalous, spin, and valley Hall effects in graphene deposited on ferromagnetic substrates
基于格林函数理论和线性响应理论，对石墨烯基杂化结构中的自旋、反常和谷霍尔效应进行了理论研究。详细考虑了两种不同类型的混合系统：（i）石墨烯/氮化硼/钴（镍），和（ii）石墨烯/YIG。主要的兴趣集中在邻近诱导的石墨烯和磁性衬底之间的交换相互作用和邻近增强的自旋轨道耦合。邻近效应被证明有显着的影响，石墨烯的电子和自旋输运性质。为了找到自旋，反常和谷霍尔电导率，我们采用某些有效的哈密顿最近已提出的混合系统下的考虑。当费米能级位于电子能谱的能隙内时，反常和谷霍尔电导率都具有普适值。
2017-05-09 cond-mat.mes-hall
On the Quantum Hall Effect in graphene
本文分析了1层和2层石墨烯中的量子霍尔效应，发现横向和纵向电阻率是填充因子与温度的普适函数，并解决了固定磁场下Dirac点附近的磁输运问题。
2012-05-29 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effects in Graphene-Based Two-Dimensional Electron Systems
在本文中，我们回顾了基于石墨烯的二维电子系统的量子霍尔物理，特别关注最近的实验和理论发展。我们解释了为什么石墨烯和双层石墨烯可以分别被视为J=1和J=2手性二维电子气（C2 DEG），以及为什么这个属性框架他们的量子霍尔物理。电子-电子相互作用的作用的实验和理论工作的当前状态进行了详细的审查，重点是在该领域尚未解决的问题，包括评估在当前的实验结果中的无序的作用。特别注意的是有趣的低磁场限制和量子霍尔效应和自发的异常霍尔效应，可能会发生在双层石墨烯系统中的磁场的情况下，之间的关系。
2011-10-05 cond-mat.mes-hall
Unconventional Features in the Quantum Hall Regime of Disordered Graphene: Percolating Impurity States and Hall Conductance Quantization
我们报告在无序石墨烯中形成临界态，在量子霍尔制度中的变量和非常规输运性质的起源，例如在没有能带隙和朗道能级简并断裂的情况下的零能量霍尔电导平台。通过使用有效的实空间输运方法，我们计算了大尺寸石墨烯片的耗散和霍尔电导率与随机分布的模型单和双空位。通过分析输运系数随缺陷密度、系统尺寸和磁场长度的标度关系，我们阐明了反常量子霍尔特性的起源是磁场依赖的杂质态，它在某些临界能量处发生渗透。这些发现揭示了未识别的状态和量子输运异常实验报告。
2016-02-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in graphene with superconducting electrodes
我们通过将石墨烯连接到铌电极上，实现了具有超导接触的整数量子霍尔系统。在4特斯拉的上临界场以下，整数量子霍尔效应与引线中的超导性共存，但具有比正常状态更大的平台电导。我们将这种增强的量子霍尔平台电导归因于石墨烯-超导体界面处的Andreev过程，导致形成所谓的Andreev边缘态。增强强烈地依赖于填充因子，并且由于单层石墨烯中零能量朗道能级的特殊性质，在第一平台上不太明显。
2013-03-14 cond-mat.mes-hall
Integer quantum Hall effect in AAA-stacked trilayer graphene
我们得到了一个解析表达式的霍尔电导率在AAA堆叠的三层石墨烯（TLG）内的线性响应Kubo形式主义。有趣的是，我们发现霍尔电导率的量子化严重依赖于化学势和磁场的值。这种不寻常的量子化，归因于朗道能级光谱的AAA堆叠TLG的起源，详细解释。我们发现，这是一个特点的多层石墨烯结构与AA堆叠顺序。
2019-12-02 cond-mat.mes-hall
Observation of time-reversal symmetric Hall effect in graphene-WSe2 heterostructures at room temperature
本研究在高迁移率石墨烯/WSe$_2$异质结构中观测到可室温持续、由垂直电场调控符号的时间反演对称霍尔效应，并通过实验与理论联合证实该效应源于晶格失配或角度不均匀性引起的应变所致的能带各向异性与反演对称性破缺。
2023-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin Hall effect in AA-stacked bilayer graphene
从理论上研究了AA堆叠双层石墨烯中的内禀自旋霍尔效应。从相应的$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$哈密顿量得到了狄拉克点附近态的低能电子能谱。自旋霍尔电导率在线性响应制度内确定的格林函数形式主义。还分析了自旋霍尔绝缘体相存在的条件，结果表明，自旋霍尔绝缘体相可以存在于足够大的自旋轨道耦合中，这在光谱中打开了一个缺口。垂直于石墨烯平面的电场则导致间隙宽度的减小和自旋霍尔绝缘体相的抑制。还从零温自旋霍尔电导率计算了低温自旋能斯特效应。
2013-08-26 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in narrow graphene ribbons
已知整数量子霍尔效应中的边缘态受到静电相互作用的显著影响，从而导致在霍尔条的边界处形成可压缩和不可压缩条带。我们在这里表明，在一个结合的实验和理论分析，这并不适用于窄石墨烯带的量子霍尔效应。在我们的石墨烯霍尔棒，这是只有60 nm宽，我们观察到的量子霍尔效应朗道能级指数k=2，并显示在一个零自由参数模型，可压缩和不可压缩的条带的空间范围是一个类似的大小作为磁性长度。我们的结论是，在窄石墨烯带的单粒子图片是一个更合适的描述的量子霍尔效应和静电效应是次要的。
2012-11-18 cond-mat.mes-hall
Evidence for a quantum-spin-Hall phase in graphene decorated with Bi2Te3 nanoparticles
石墨烯器件中量子自旋霍尔效应的实现一直是一个突出的挑战，可以追溯到拓扑绝缘体领域的开始。石墨烯极弱的自旋轨道耦合--源于碳的低质量--构成了主要的障碍。我们从实验和理论上研究了通过用稀Bi 2 Te 3纳米颗粒随机装饰来增强石墨烯中的自旋轨道耦合。值得注意的是，多终端电阻测量表明存在的螺旋边缘状态的量子自旋霍尔相位的特性，磁场和温度依赖的电阻峰值，X射线光电子能谱，扫描隧道光谱，和第一性原理计算进一步支持这种情况。这些观察结果突出了石墨烯基量子自旋霍尔平台中自旋电子学和量子信息应用的途径。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall
Strain-Fluctuation-Induced Near-Quantization of Valley Hall Conductivity in Graphene Systems
我们发展了一个理论的谷霍尔效应在高品质的石墨烯样品，其中应变波动引起的随机规范电位已被建议为主要来源的混乱。我们发现一个近量子化的谷霍尔电导率的值在带输运制度，这源于一个增强的侧跳的狄拉克电子时，它散射的规范电位。通过假设一个小的剩余电荷密度，我们的理论再现定性的温度和间隙依赖性的观察到的谷霍尔效应在电荷中性点。我们的研究表明，石墨烯系统中的谷霍尔效应代表了规范无序起重要作用的反常霍尔物理的新范式。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall
Approaching quantum anomalous Hall effect in proximity-coupled YIG/graphene/h-BN sandwich structure
在足够强的交换作用和自旋轨道相互作用下，量子反常霍尔态有望在Dirac电子系统（如石墨烯）中出现。在原始石墨烯中，两种相互作用都不存在;然而，如异常霍尔效应所揭示的，通过将石墨烯耦合到磁性绝缘体（MI）可以获得两种相互作用。在这里，我们展示了通过在亚铁磁绝缘体钇铁石榴石（YIG）和六方氮化硼（h-BN）之间嵌入石墨烯来增强的磁邻近耦合，所述六方氮化硼也用作顶栅电介质。通过扫描顶栅电压，我们观察到费米能级依赖的反常霍尔电导。当从电子和空穴两侧接近狄拉克点时，反常霍尔电导达到量子反常霍尔电导2 e ~ 2/h的1/4。的交换耦合强度被确定为高达27毫电子伏的诱导磁相的转变温度。YIG/graphene/h-BN是一种很好的异质结材料，可以用来研究二维电子系统中的邻近诱导相互作用。
2017-10-11 cond-mat.mes-hall
Multiple Quantum Phases in Graphene with Enhanced Spin-Orbit Coupling: From the Quantum Spin Hall Regime to the Spin Hall Effect and a Robust Metallic State
我们报告了一个有趣的过渡，从量子自旋霍尔相的自旋霍尔效应后分离的铊吸附原子吸附到石墨烯表面。Landauer-Büttiker和Kubo-Greenwood模拟用于访问实际尺寸的无序铊功能化石墨烯系统中的边缘和体输运物理。我们的研究结果不仅量化了吸附原子聚集在形成的拓扑状态的不利影响，但也提供了证据的出现自旋积累在相对的样品边缘驱动的自旋相关的散射诱导的铊岛，这最终导致在最小的体电导率$\sim 4e^{2}/h$，不敏感的本地化效应。
2014-12-27 cond-mat.mes-hall
Role of electrical field in quantum Hall effect of graphene
研究了石墨烯中载流子在正交电磁场中的弹道运动，解释了实验条件下石墨烯的霍尔电导。在电场作用下，所有的电子本征态具有相同的速度算符期望值，或者经典地说，所有的载流子以相同的平均速度作摆线运动。这个速度的大小正好适合于产生量子化的霍尔电导，而量子化的霍尔电导又与外场完全无关。电场将每个朗道能级变成一束能量，它们在大电场中的重叠破坏了量子化的霍尔电导。当电场趋于临界点时，朗道能级发生膨胀。结果，可以观察到霍尔电导的饱和。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall
Optical Hall conductivity in ordinary and graphene QHE systems
我们已经从数值研究中发现，光学霍尔电导率$σ_{xy}(ω)$即使在交流（$\sim$ THz）制度中也具有特征性特征，因为霍尔平台在普通二维电子气和量子霍尔（QHE）制度中的石墨烯中均被保留，尽管平台高度不再在交流中量子化。在石墨烯中，$σ_{xy}(ω)$反映了不寻常的朗道能级结构。该效果仍然出乎意料地强大，对一个显着的强度的障碍，我们归因于本地化的效果。我们预测交流量子霍尔测量是可行的，通过法拉第旋转表征的精细结构常数$α$。
2009-09-16 cond-mat.mes-hall
Charge and spin Hall conductivity in metallic graphene
石墨烯具有不寻常的低能量能带结构，具有四个手性带和半量子化和量子化的霍尔效应，最近引起了理论和实验的关注。我们研究了它的费米能和自旋霍尔电导的无序依赖性。在金属制度中，我们发现，顶点校正增强固有的自旋霍尔电导率和斜散射可以导致其值超过量子化的预期时，化学势是内部的自旋轨道诱导的能隙。我们预测，大自旋霍尔电导率将在石墨烯中观察到，即使自旋轨道间隙不生存的障碍。
2006-02-24 cond-mat.mes-hall
Pseudo-Magnetic Quantum Hall Effect In Oscillating Graphene
当石墨烯层受到应力时，应变改变了电子在位点之间累积跳跃的相位，其方式可以被建模为由伪磁矢量势引起。我们研究了振荡石墨烯带的情况，并探索了一种新的效应-振荡量子霍尔效应产生的振荡电阻。这种伪磁阻很大，并且取决于声振荡的频率和振幅。我们计算了实验的结果。
2017-11-01 cond-mat.mes-hall
Quantized heat flow in graphene quantum Hall phases: Probing the topological order
本文回顾了利用石墨烯范德瓦尔斯异质结构中的量子化热流探测整数和分数量子霍尔态拓扑序的研究进展。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall
Magneto-transport of graphene and quantum phase transitions in the quantum Hall regime
我们研究了SiO2衬底支撑的单层石墨烯的磁输运和表征量子霍尔制度的量子相变，使用高达28 T的磁场和温度低至4 K。霍尔和纵向电阻率的温度依赖性的分析揭示了新的非普适性的临界指数的平台绝缘体转变。这些指数取决于控制电输运的无序类型，这些知识对于新的石墨烯纳米器件的设计和制造非常重要。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect in graphene due to random Rashba field
从理论上研究了二维蜂窝状碳原子（石墨烯）晶格中随机Rashba自旋轨道耦合引起的自旋霍尔效应。使用格林函数方法和图解技术，我们表明，波动的Rashba相互作用在零平均值引起的非零自旋霍尔电导率。一般来说，电导率不是普适的，而是取决于总动量和自旋翻转弛豫速率的比值。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
Photovoltaic Hall effect in graphene
用Floquet方法推导了强光（交流电场）下电子系统对直流源漏场的响应。然后，我们已经应用到石墨烯的形式主义，我们表明，一个非线性效应的圆偏振光可以打开一个缺口的狄拉克锥，导致光致直流霍尔电流。这在数值上证实了附接到电极的石墨烯带具有Keldysh Green函数。
2009-03-06 cond-mat.mes-hall
Ultra-sensitive Hall sensors based on graphene encapsulated in hexagonal boron nitride
石墨烯在六方氮化硼中的包封为衬底上的石墨烯提供了优异的材料质量。在这里，我们提出了基于石墨烯氮化硼异质结构的霍尔传感器元件的制造和表征，其中我们在室温下获得高迁移率和低电荷电荷密度。我们展示了详细的器件特性，包括真空和环境条件下的霍尔效应测量。我们实现了高达5700 V/AT和3 V/VT的电流和电压相关灵敏度，分别超过了最先进的硅和III/V霍尔传感器器件。最后，我们提取了一个由小于50 nT/pHz的低频电噪声限制的磁分辨率，使我们的石墨烯传感器在工业应用中非常有趣。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall
Contacts and upstream modes explain the electron-hole asymmetry in the graphene quantum Hall regime
在高磁场下通过石墨烯器件传输的电子-空穴不对称性的观察挑战了石墨烯量子霍尔效应的流行模型。在这里，我们研究这种不对称性，在传统的磁输运和扫描门显微镜测量的封装石墨烯收缩地图。我们发现，上游模式和局部掺杂的存在下，在附近的电接触导致一个完全不同的图片的拓扑击穿的电子和空穴，解释所观察到的不对称性。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall
Observation of quantum-Hall effect in gated epitaxial graphene grown on SiC (0001)
采用高温升华法在半绝缘4 H-SiC衬底的Si面上制备了石墨烯外延薄膜。通过插入完全氧化的纳米薄铝膜作为籽晶层，随后进行原子层沉积工艺，在外延石墨烯上实现高k栅极堆叠。外延石墨烯膜的电性能在栅极叠层形成之后得以维持而没有显著的退化。在低温下，观察到霍尔电阻中的量子霍尔效应以及SiC（0001）上的栅极外延石墨烯的对角磁阻中的显著的Shubnikov-de Hass振荡。
2009-10-29 cond-mat.mes-hall
Neutral-current Hall effects in disordered graphene
一个非本地霍尔棒的几何形状被用来检测中性电流霍尔效应在二氧化硅上的石墨烯。在超高真空中添加Au或Ir吸附原子可以调谐无序。一个可重复的中性电流霍尔效应被发现在这两个制造和adatom修饰的石墨烯。霍尔角表现出复杂但可再现的依赖于栅极电压和无序，并显着打破电子空穴对称性。霍尔和逆霍尔探针之间的长度的指数依赖性表明约300 nm的中性电流弛豫长度。在平行磁场中弛豫长度较短且无进动，表明中性电流为谷电流。从7-300 K几乎没有温度依赖性是前所未有的，并有希望使用受控的无序室温中性电流电子学。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall
Gate-Defined Graphene Quantum Point Contact in the Quantum Hall Regime
我们研究了量子霍尔机制下栅极石墨烯量子点接触的输运。限制在石墨烯片中的p和n区域的界面的边缘状态从样品的相对侧可控地聚集在一起，并允许在这种分裂栅几何结构中混合。在预期的量子霍尔特征中，我们观察到了一个意想不到的额外平台，其速度为0.5 h/e^2。我们建议，混沌混合的边缘通道引起额外的高原。
2010-10-10 cond-mat.mes-hall
Crossover to the Anomalous Quantum Regime in the Extrinsic Spin Hall Effect of Graphene
最近关于化学修饰石墨烯中自旋-轨道耦合增强的报道为研究无质量手性费米子的自旋霍尔效应打开了大门。本文从理论上研究了自旋轨道耦合石墨烯中非本征自旋霍尔效应的相互作用和杂质浓度依赖性。我们提出了一个非微扰量子图解计算的自旋霍尔响应函数在强耦合制度，包括斜散射和异常杂质密度无关的贡献平等的基础上。自旋霍尔电导率依赖于费米能量和电子-杂质相互作用强度揭示了实验可访问的区域中异常量子过程占主导地位的存在。我们的研究结果表明，自旋轨道耦合石墨烯是一个理想的模型系统，用于探测半经典和真正的量子散射机制之间的竞争的自旋霍尔效应。
2016-10-24 cond-mat.mes-hall
Dependence of quantum-Hall conductance on the edge-state equilibration position in a bipolar graphene sheet
利用四端组态，研究了石墨烯p-n界面的纵向电阻和对角电阻与量子霍尔边态平衡位置的关系.在我们的四端方案中，p-n器件的电阻相对于整个石墨烯的填充因子（$ν$）为零的零点是不对称的。这种电阻不对称性是由平衡位置的手性方向依赖性变化引起的，并导致对双极石墨烯系统中量子霍尔边缘态的平衡过程有更深入的了解。
2009-12-15 cond-mat.mes-hall
