論文の概要: Electric-field-tunable valley Zeeman effect in bilayer graphene
heterostructures: Realization of the spin-orbit valve effect
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.06529v1
- Date: Thu, 11 Mar 2021 08:40:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-08 11:23:17.675748
- Title: Electric-field-tunable valley Zeeman effect in bilayer graphene
heterostructures: Realization of the spin-orbit valve effect
- Title（参考訳）: 二層グラフェンヘテロ構造における電場可変谷ゼーマン効果:スピン軌道バルブ効果の実現
- Authors: Priya Tiwari, Saurabh Kumar Srivastav, and Aveek Bid
- Abstract要約: グラフェン (BLG) と単層ゼエ2の原子的に鋭いヘテロ構造において, トポロジカルに自明なバンド構造からトポロジカルに非自明なバンド構造への電場誘起転移の発見を報告した。
我々の分析は、強い誘導SOIを持つディラック材料のドルーデコンダクタンスに対する量子補正は、BLG低エネルギー帯のSOI誘起スピン分裂を考慮に入れた理論で十分説明できることを示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We report the discovery of electric-field-induced transition from a
topologically trivial to a topologically nontrivial band structure in an
atomically sharp heterostructure of bilayer graphene (BLG) and single-layer
WSe2 per the theoretical predictions of Gmitra and Fabian [Phys. Rev. Lett.
119, 146401 (2017)]. Through detailed studies of the quantum correction to the
conductance in the BLG, we establish that the band-structure evolution arises
from an interplay between proximity-induced strong spin-orbit interaction (SOI)
and the layer polarizability in BLG. The low-energy carriers in the BLG
experience an effective valley Zeeman SOI that is completely gate tunable to
the extent that it can be switched on or off by applying a transverse
displacement field or can be controllably transferred between the valence and
the conduction band. We demonstrate that this results in the evolution from
weak localization to weak antilocalization at a constant electronic density as
the net displacement field is tuned from a positive to a negative value with a
concomitant SOI-induced splitting of the low-energy bands of the BLG near the K
(K') valley, which is a unique signature of the theoretically predicted
spin-orbit valve effect. Our analysis shows that quantum correction to the
Drude conductance in Dirac materials with strong induced SOI can only be
explained satisfactorily by a theory that accounts for the SOI-induced spin
splitting of the BLG low-energy bands. Our results demonstrate the potential
for achieving highly tunable devices based on the valley Zeeman effect in
dual-gated two-dimensional materials.
- Abstract（参考訳）: グラフェン(BLG)と単層WSe2の原子的に鋭いヘテロ構造におけるトポロジカルな自明なバンド構造からトポロジカルな非自明なバンド構造への電場誘起遷移の発見を,グミトラとファビアンの理論予測により報告した[Phys. Rev. Lett. 119, 146401 (2017)]。
BLGのコンダクタンスに対する量子補正の詳細な研究を通じて、BLGの近接誘起強スピン軌道相互作用(SOI)と層分極性の間の相互作用からバンド構造の発展が生じることを確かめる。
blgの低エネルギーキャリアは、横変位場を印加することでスイッチオンまたはオフできる程度に完全にゲート調整可能な有効なバレーゼーマンsoiを経験し、また、価数と導電帯の間で制御的に移動することができる。
その結果,K(K')谷近傍のBLGの低エネルギー帯の共役SOI誘起分裂により,正から負の値に調整され,スピン軌道弁効果を理論的に予測した特異なサインとなるため,一定の電子密度での弱い局在化から弱い非局在化への進化が示された。
我々の分析は、強い誘導SOIを持つディラック材料のドルーデコンダクタンスに対する量子補正は、BLG低エネルギー帯のSOI誘起スピン分裂を考慮に入れた理論で十分説明できることを示している。
本研究は,2次元材料におけるヴァレーゼーマン効果に基づく高調波デバイスの実現の可能性を示す。
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