保護和自旋極化的傳輸通道是拓撲絕緣體的標志,它本身還存在很強的自旋軌道耦合效應。這里,在外延生長的之字形石墨烯中,確定了相應的手性態納米帶(zz-GNRs),具有極弱的自旋軌道相互作用。雖然單層zz-GNR塊體已完全懸在SiC刻面上,下邊緣合并到SiC(0001)襯底,在費米能級處顯示出表面態,它沿著邊緣延伸并分裂成能量。利用緊束縛模型,結合霍爾丹與應變效應,精確描述了所有光譜細節。不施加外部磁場時,通過彈道運輸同時伴隨著時間逆轉對稱性的中斷,顯示出G = e2/h的傳導量子。
Figure 1. 臺面結構的SiC(0001)模板上大規模生長zz-GNR。(a)GNR生長后密集臺面陣列的SEM圖像。(b)放大的2D STM形貌。

Figure 2. SiC平面上的zz-GNR的原子細節。(a)STM圖像的3D形式。(b)平面的掃描TEM圖像。(c)zz-GNR中心部分的高分辨率STM圖像。(d)各種zzGNR中心部分的STS光譜。(e)zz-GNR邊緣處的高分辨率STM圖像。(f)zzGNR邊緣處的各種STS光譜。

Figure 3通過STM分析的拓撲表面狀態。(a)沿zz方向,zz-GNR的下邊緣處的STM拓撲形貌。(b)沿邊緣記錄的STS光譜。(c)垂直于邊緣記錄的STS光譜。(d)能量分裂(ΔEIS)與距各種zz-GNR邊緣的距離的函數關系。

Figure 4 zz-GNR能帶結構的緊密結合計算。(a)K?和K?'點周圍的縱向能帶結構。(b)在STS中觀察到的峰能量與橫向距離的關系。
該研究工作由德國開姆尼茨工業大學Christoph Tegenkamp課題組于2021年發表在Nano Lett.期刊上。原文:Topological Surface State in Epitaxial Zigzag Graphene Nanoribbons。
轉自《石墨烯雜志》公眾號