二維電子氣體系在強垂直外磁場作用下會出現(xiàn)手性的邊界態(tài)，這些邊界態(tài)在傳輸電子時沒有耗散，導致了整數(shù)量子霍爾效應的發(fā)現(xiàn)。尋找零磁場下具有拓撲保護邊界態(tài)的材料體系是目前凝聚態(tài)物理和材料物理的前沿研究熱點。因為這些拓撲邊界態(tài)在傳輸載流子時具有極低的耗散，所以相關(guān)材料體系將在未來電子學器件中有巨大的應用前景。
有鑒于此，北京師范大學物理系高等量子研究中心何林教授課題組與蘇州大學物理學院江華教授合作，利用低溫強磁場掃描隧道顯微鏡在雙層石墨烯AB-BA堆垛疇壁上，首次直接觀測到了一維的拓撲邊界態(tài)，他們通過實驗證實導電的拓撲邊界態(tài)主要分布在疇壁的邊緣上（如圖1和圖2）。該研究直接證實了雙層石墨烯AB-BA疇壁中拓撲邊界態(tài)的存在，基于該體系有望實現(xiàn)各種低能耗的功能電子器件。相關(guān)工作為石墨烯在未來微納電子器件中的應用開辟了嶄新的道路。
圖1. 雙層石墨烯AB-BA堆垛疇壁空間結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)示意圖
圖2. AB-BA疇壁上固定能量處的拓撲邊界態(tài)的實空間分布圖
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