硅烯拓?fù)涮匦约拜斶\(yùn)性質(zhì)研究.pdf

1、硅烯與石墨烯相似，都具有蜂窩狀的晶格結(jié)構(gòu)，在布里淵區(qū)存在狄拉克點(diǎn)以及能譜在零能附近為線性色散關(guān)系。硅烯還表現(xiàn)出另外一些特性，具有弱翹曲晶格結(jié)構(gòu)，也就是A子格和B子格并不在同一平面，而是有一個(gè)間距為2?=0.066 nm的層錯(cuò)，提供了用外電場(chǎng)調(diào)控AB子晶格勢(shì)進(jìn)而調(diào)控硅烯拓?fù)涮匦缘目赡芎捅憷?。而且硅烯具有較大的內(nèi)稟自旋軌道耦合，更易于在室溫下觀測(cè)到量子自旋Hall效應(yīng)，也有利于推動(dòng)自旋電子學(xué)的發(fā)展。利用硅烯制造電子器件可以和目前應(yīng)用廣泛的硅

2、基電子產(chǎn)業(yè)無縫兼容。自從2012年首次成功合成硅烯以來，眾多實(shí)驗(yàn)研究人員在不同的襯底上制備出較高質(zhì)量的硅烯。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷改進(jìn)，所制造硅烯的質(zhì)量也會(huì)越來越好。
　　首先，我們研究了在柵電壓和外稟Rashba自旋軌道耦合作用下雙層硅烯的拓?fù)涮匦?，?dāng)Rashba自旋軌道耦合較小時(shí)體系為帶絕緣相，但當(dāng)Rashba自旋軌道耦合比較大時(shí)體系將處于強(qiáng)拓?fù)浣^緣相，可以得到自旋和谷同時(shí)過濾的邊界電流。而且邊界電流在內(nèi)稟自旋軌道耦合和內(nèi)稟Rash

3、ba自旋軌道耦合的影響下保持很好的魯棒性，所以所得到的強(qiáng)拓?fù)浣^緣相具有很好的穩(wěn)定性。當(dāng)一個(gè)可以產(chǎn)生層間Rashba自旋軌道耦合的傾斜電場(chǎng)出現(xiàn)時(shí)，無論柵電壓和外稟Rashba自旋軌道耦合強(qiáng)弱體系將一直處于帶絕緣相。這提醒我們不僅可以通過控制電場(chǎng)的強(qiáng)度還可以通過控制電場(chǎng)的方向來實(shí)現(xiàn)從帶絕緣相到強(qiáng)拓?fù)浣^緣相的相變。
　　其次，在研究雙層硅烯拓?fù)涮匦缘倪^程中，我們發(fā)現(xiàn)雙層硅烯和雙層石墨烯表現(xiàn)出不同的特性，為了能夠系統(tǒng)地研究硅烯家族材料的特

4、性，我們研究了雙層六角晶格材料中的量子谷Hall相、單邊量子谷Hall相和絕緣相以及各相之間的拓?fù)湎嘧?。不同雙層體系之間的異同主要是層間相互作用強(qiáng)弱的差距，當(dāng)t⊥/t<1時(shí)體系處于量子谷Hall相，但當(dāng)層間相互作用比較強(qiáng)時(shí)t⊥/t>1，體系變?yōu)閹Ы^緣相。而當(dāng)層間相互作用為臨界值t⊥/t=1時(shí)，體系則處于單邊量子谷Hall相。這些拓?fù)淞孔酉嚅g的相變也可以通過調(diào)控柵電壓和AB子晶格勢(shì)的強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。而且在單邊量子谷Hall相中更易于得到純的谷