应力对石墨烯中量子反常霍尔效应的影响

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自从贝里相位被发现以来,这个概念就渗透到了物理学各个领域,人们逐步发现了电子波函数的贝里相位对材料性能有着深远的影响,并成功解释了一系列现象,例如极化、轨道的磁性、各种各样的霍尔效应(量子、反常、自旋霍尔效应),还有量子电荷泵。贝里曲率则是贝里相位在一个区域中的积分,它对于我们研究材料的基本特性是非常重要的。本文采用紧束缚近似和贝里曲率的计算研究了应力对石墨烯中量子反常霍尔效应的影响。我们通过计算石墨烯在单轴应力(armchair和zigzag方向)和剪应力作用下的电子特性,又一次证明了应力引入的能带结构的概念。有趣的是,适当大小的应力(特指zigzag方向的应力或剪应力)会在石墨烯中打开一个能量带隙,并且这个带隙可以由应力参数来调控。当这两种应力达到一定程度时,狄拉克点不仅会发生移动,最终还会汇合在一起。我们还调查研究了在应力作用的石墨烯中是否会存在量子反常霍尔效应。人们已经提出了通过Rashba spin-orbit coupling和交换场引入一个量子化的霍尔电导的有效方法。当Rashba SOC和交换场同时存在时,在石墨烯中会产生贝里曲率和非零陈数。但是当加入应力(armchair和zigzag方向的应力或剪应力)后,我们通过计算得到贝里曲率的分布,发现了应力会改变贝里曲率,不再存在非零陈数。随着应力的增大,应力对贝利曲率的改变越显著。所以我们得出这样一个结论,应力会破坏石墨烯中的量子反常霍尔效应。
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