石墨烯中选择性增强Kane-Mele型自旋-轨道相互作用

增强石墨烯中的自旋-轨道相互作用可能实现无耗散的量子自旋霍尔器件,这需要在石墨烯样品中引入独特的Kane-Mele型自旋-轨道相互作用,并保持较高的迁移率.然而,对石墨烯的外在修饰往往会引入“外禀型”Rashba自旋-轨道相互作用,会破坏可能存在的拓扑态,并带来一定程度的杂质散射,降低样品迁移率.在石墨烯表面修饰EDTA-Dy分子后,载流子迁移率得到了提高,并且可以看到显著的量子霍尔电导平台.其弱局域化效应相比被修饰之前得到了抑制,这意味石墨烯中可能引入了内禀的Kane-Mele型自旋-轨道相互作用,增强了Elliot-Yafet型电子自旋弛豫机制.进一步通过矢量磁体磁阻测量,发现该分子覆盖在石墨烯上后造成了石墨烯微弱的涟漪,这种涟漪引起的弯曲声子效应模拟了Kane-Mele型自旋-轨道相互作用.

衬底对石墨烯器件电学性质的影响

石墨烯依附的衬底材料对石墨烯的电学性质有重要的影响.传统的无定型二氧化硅/掺杂硅衬底上的石墨烯器件表现出弱无序介观样品常有的特性——弱局域化,且加工过程中引入的掺杂易造成费米面远离狄拉克点.衬底本身携带一些随机分布的库伦势,会造成覆盖在其上的石墨烯中的电子运动过程发生散射,从而降低电子的迁移率.而氮化硼衬底上的石墨烯器件更容易达到狄拉克点,且更容易观察到电子的朗道量子化,即量子霍尔效应.