基于石墨烯的量子反常霍尔效应探索

项目名称： 基于石墨烯的量子反常霍尔效应探索

项目编号： No.11374279

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 曾长淦

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 89万元

中文摘要： 最近理论预言的量子反常霍尔效应源于内在的磁化强度以及强自旋轨道耦合，可看作无需外磁场的量子霍尔效应，即在零磁场下具有边缘电荷流，其行进方向受拓扑保护，不存在杂质势场引起的背散射。但迄今为止量子反常霍尔效应的实验实现还有很大挑战。本项目拟通过各种方法制备石墨烯，然后在石墨烯上进行3d和5d重金属原子掺杂或者将石墨烯置于EuO磁性绝缘衬底上，以增强其自旋轨道耦合以及破坏其时间反演对称性。利用扫描隧道显微术对吸附结构、磁性、诱导体能隙以及边缘态进行研究；利用低温强磁场输运手段对其纵向电阻和霍尔效应进行表征，确定此电子体系的一些参数。探索掺杂浓度、栅压等因素对诱导体能隙以及反常霍尔效应的调控。进一步优化制备条件，增强反常霍尔效应，力争实现量子反常霍尔效应。量子反常霍尔效应的实验实现不仅将深化人们对凝聚态拓扑量子理论的理解，还将极大推动低能耗的新型量子器件和量子计算的发展。

中文关键词： 石墨烯；量子效应；量子反常霍尔效应；量子相干；量子等离激元

英文摘要： The quantum anomalous Hall effect (QAHE) predicted recently by theoretical studies originates from the internal magnetization and strong spin-orbital coupling. QAHE can be regarded as quantum Hall effect without applied magnetic field, i.e., there exist d

英文关键词： graphene；quantum effect；quantum anomalous Hall effect；quantum coherence；quantum plasmons