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賓夕法尼亞州立大學(xué)Cui-Zu Chang課題組--量子反常霍爾絕緣子中陳氏數(shù)的調(diào)節(jié)

量子反?；魻?QAH)態(tài)是一種二維拓?fù)浣^緣態(tài)，在零磁場(chǎng)下它具有量子化的霍爾電阻h/(Ce2)和接近零的縱向電阻（其中h為普朗克常數(shù)，e為元電荷，C為陳數(shù)）。在磁性拓?fù)浣^緣體和魔轉(zhuǎn)角石墨烯體系中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量子反?；魻枒B(tài)。然而，到目前為止，零磁場(chǎng)下僅實(shí)現(xiàn)了C=1的量子反常霍爾態(tài)。在這里，我們利用分子束外延方法制備了交替排列的磁性和非摻雜拓?fù)浣^緣體的層狀結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了具有可調(diào)節(jié)陳數(shù)（最高C=5）的量子反?；魻枒B(tài)。這些量子反?；魻柦^緣體的陳數(shù)由體系中未摻雜拓?fù)浣^緣體的層數(shù)決定。此外，我們證明了體系中的陳數(shù)可以通過(guò)改變磁性拓?fù)浣^緣體層中的磁摻雜濃度或磁性拓?fù)浣^緣體的厚度來(lái)調(diào)節(jié)。我們建立了一套理論模型來(lái)解釋我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并建立了具有可調(diào)節(jié)陳數(shù)的量子反?；魻柦^緣體的相圖。這種絕緣體的實(shí)現(xiàn)促進(jìn)了無(wú)耗散手征邊緣電流在電子器件中的應(yīng)用，為多通道量子計(jì)算和高容量手征電路互連的發(fā)展提供了思路。

Fig. 1 無(wú)磁拓?fù)浣^緣子多層結(jié)構(gòu)中的高C QAH效應(yīng)。

Fig. 2 無(wú)磁拓?fù)浣^緣子多層結(jié)構(gòu)中高C QAH效應(yīng)的觀察

Fig. 3 無(wú)磁拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)中高C QAH態(tài)的證明。

Fig. 4 QAH絕緣子中的可調(diào)陳數(shù)。

相關(guān)研究成果于2020年由賓夕法尼亞州立大學(xué)Cui-Zu Chang課題組，發(fā)表在Nature(https://www.nature.com/articles/s41586-020-3020-3)上。原文：Tuning the Chern number in quantum anomalous Hall insulators。

轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)



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