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我科學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯p-n結(jié)的電導(dǎo)平臺

 中國科學(xué)院物理研究所凝聚態(tài)理論與計(jì)算材料實(shí)驗(yàn)室/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室凝聚態(tài)理論與計(jì)算材料研究部孫慶豐研究員，與首都師范大學(xué)的龍文副教授、香港大學(xué)的王健教授合作，對由石墨烯組成的p-n結(jié)的輸運(yùn)性質(zhì)開展研究。研究成果發(fā)表在10月16日出版的Physical Review Letters 101, 166806 （2008）上。

    石墨烯，也就是單層石墨，它是由一層六角蜂窩狀的碳原子組成。在上世紀(jì)中，人們已發(fā)現(xiàn)單層石墨的能帶結(jié)構(gòu)很特殊：在K點(diǎn)態(tài)密度是零，但能隙也為零；在K點(diǎn)附近，色散關(guān)系是線性。這特殊的能帶結(jié)構(gòu)使得石墨烯的準(zhǔn)粒子具有與靜止質(zhì)量為0的相對論粒子有相似的行為。zui近，人們在實(shí)驗(yàn)上成功的出石墨烯，這引起人們的極大興趣。

    孫慶豐及其合作者研究發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)磁場下的干凈石墨烯p-n結(jié)的電導(dǎo)非常小，但雜質(zhì)能極大地加強(qiáng)該體系的電導(dǎo)，并且在合適的無序強(qiáng)度時(shí)，出現(xiàn)電導(dǎo)平臺。平臺值在1，3/2，5/3，3，…，（單位e^2/h），由朗道能級的填充因子決定。在小填充因子區(qū)的電導(dǎo)平臺能存在在非常廣寬的無序強(qiáng)度范圍，但在高填充因子區(qū)的電導(dǎo)平臺可能出現(xiàn)。以上結(jié)果能夠與zui近的實(shí)驗(yàn)很好地相符。