基于Kekulé-O (Kek-O)扭曲石墨烯的成功制備，我們從理論上研究了Kek-O石墨烯在非共振圓偏振光照射下的異常Hall效應(yīng)和Nernst效應(yīng)。采用Floquet理論，推導(dǎo)了Kek-O石墨烯在光照射下的有效哈密頓量。我們發(fā)現(xiàn)光照射可以解除谷簡并，并誘發(fā)純粹的異常Hall和Nernst電流。Hall和Nernst電導(dǎo)率可以通過非共振圓偏振光進(jìn)行切換。作為費(fèi)米能量的函數(shù)，Berry曲率為奇函數(shù)。當(dāng)費(fèi)米能量與低導(dǎo)帶或價(jià)帶邊緣重合時(shí)，Berry曲率、異常Hall和Nernst電導(dǎo)率達(dá)到最大值。在一定的費(fèi)米能量下，反常Hall電導(dǎo)率隨光照參數(shù)的增加而線性增加，而Nernst電導(dǎo)率則先增大后減小。我們的研究結(jié)果對(duì)基于Kek-O石墨烯的光電器件的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。
圖1. 圓偏振光照射Kekulé-O石墨烯的示意圖，其中紅色箭頭表示縱向電流，橫向測(cè)量的異常霍爾電流可以被光切換。
圖2.
Fω = 0 (a)和
Fω = 0.1 eV (b)時(shí)的能帶結(jié)構(gòu)。在圖(b)中，藍(lán)(紅)曲線為導(dǎo)(價(jià))帶，實(shí)線和虛線分別表示
η = 1和-1。
圖3. 不同光照參數(shù)
Fω下，Berry曲率
Ω(
EF)與費(fèi)米能量
EF的關(guān)系，其中紅色實(shí)線、黑色點(diǎn)劃線和藍(lán)色虛線分別對(duì)應(yīng)于
Fω= 0.03 eV、0.05 eV和0.1 eV。
圖4. (a)不同光照參數(shù)
Fω下異常霍爾電導(dǎo)率
σxy與
EF的關(guān)系；(b)不同
EF下
σxy與
Fω的關(guān)系。
圖5. (a)不同
Fω下Nernst系數(shù)
αxy與
EF的關(guān)系。(b) 不同
EF下
αxy與
Fω的關(guān)系。
相關(guān)研究成果由湖南師范大學(xué)物理系、低維量子結(jié)構(gòu)與調(diào)控省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Wufei Huang等人于2023年發(fā)表在Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures (https://doi.org/10.1016/j.physe.2023.115698)上。原文：Light switchable anomalous Hall and Nernst effects of Kekulé-O distorted graphene。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
