【儀表網 研發快訊】物質的電子結構由其微觀結構決定，二維材料的層自由度則為操控其性質提供了一個新的維度。層間滑移作為決定二維材料微觀結構的關鍵物理量，在調控電子結構及輸運特性方面具有極大潛力。然而，如何在中心反演對稱體系克服堆垛勢壘以實現原子層滑移，并進一步實驗驗證層間滑移對電子輸運性質的影響，是該領域面臨的核心挑戰。
雙層石墨烯的層間滑移調控與拓撲電子輸運效應示意圖
近日，西安交通大學物理學院王喆教授團隊研究利用數值模擬證明，彎曲的雙層石墨烯結構可有效克服滑移勢壘，實現能量穩定的層間滑移。進一步理論分析揭示了該滑移可誘導貝里曲率發生反轉，進而在一維莫爾通道中實現拓撲邊緣態。在實驗方面，研究團隊將雙層石墨烯轉移至納米脊結構基底，成功實現了層間滑移的有效調控。低溫電子輸運測量結果清晰展示出帶隙內的拓撲輸運行為。通過對飽和電導與溝道長度依賴關系的系統研究，團隊揭示了該體系中存在八重量子通道。該實驗測量結果與理論計算高度吻合，為層間滑移的成功實現與有效調控提供了關鍵性實驗證據。
相關成果以《雙層石墨烯中層間滑移誘導的拓撲谷輸運》(“Topological valley transport in bilayer graphene induced by interlayer sliding”)為題，在《物理評論快報》(Physical Review Letters)期刊上發表，同時入選編輯推薦(Editors’ Suggestions)，并被美國物理學會旗下官方線上雜志《物理》(Physics Magazine) 選為物理亮點(Featured in Physics)。
西安交大物理學院潘杰副教授為第一作者，王喆教授與王澍曦助理教授為通訊作者。本研究獲得了國家自然科學基金、陜西省基礎科學(數學、物理學)研究院以及中央高校基本業務費的支持。王喆教授團隊長期從事低維量子材料與器件的研究，相關研究成果已在《科學》(Science)、《自然-納米技術》(Nature Nanotechnology)、《物理評論快報》(Physical Review Letters)、《物理評論X》(Physical Review X)等期刊上發表多篇論文。
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