從自旋-軌道耦合驅(qū)動的拓撲絕緣體到石墨烯，許多材料中都出現(xiàn)了拓撲非平凡態(tài)。在單層和雙層石墨烯等含有多溝道導體中，盡管整個布里淵帶的總Chern數(shù)為零，但集中在不同波谷不同信號的Berry曲率會影響材料的傳輸特性。在這里，我們研究了菱形六面體石墨的薄膜，發(fā)現(xiàn)其似乎可以保留多達幾十層的真正二維特性，并具有大Berry曲率的二維電子態(tài)，同時伴隨著巨大的電子固有磁矩。可以通過靜電門控來控制每個波谷附近的Berry曲率和磁化強度，從而產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的異常霍爾效應和二維Landau能級譜的特殊結構。
Fig. 1 菱形石墨薄膜中的電子擴散和朗道能級。
Fig. 2 具有對稱性破壞的ABC石墨膜中軌道磁矩和與谷有關的Landau能級譜。
Fig. 3 異常霍爾效應。
Fig. 4 具有表面堆垛缺陷的菱形石墨薄膜。
Fig. 5 具有全頻帶模型和反常霍爾系數(shù)的菱形石墨膜光譜。
Fig. 6 全頻帶模型與有效雙頻帶模型的比較。
Fig. 7 a Landau能級譜是在Δ=5meV時垂直磁場Bz的函數(shù)。b 對于在K’/K處的Δ=5meV，繪制了B
z=3T被軌道磁矩偏移的費米面。
相關研究成果于2019年由蘭開斯特大學物理系Edward McCann課題組，發(fā)表在Communications Physics (https://doi.org/10.1038/s42005-019-0268-8)上。原文：Films of rhombohedral graphite as two-dimensional topological semimetals。
