Valley polarized quantum Hall effect and topological insulator phase transitions in silicene.
Valley polarized quantum Hall effect and topological insulator phase transitions in silicene.
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DOI：
10.1038/srep01075
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发表时间：
2013
影响因子：
4.6
通讯作者：
Schwingenschlögl U
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tahir M;Schwingenschlögl U
由于强自旋轨道相互作用和屈曲结构，硅烯的电子性质不同于传统的二维电子气和著名的石墨烯。硅烯有潜力克服石墨烯遇到的限制，特别是零带隙和弱自旋轨道相互作用。我们演示了谷偏振量子霍尔效应和拓扑绝缘体相变。我们使用久保形式主义来讨论霍尔电导率并解决第一玻恩近似中弹性杂质散射的纵向电导率。我们证明，电场与本征自旋轨道相互作用的结合会导致电荷中性点处的量子相变，从而提供了通过实验调整拓扑状态的工具。硅烯构成了一个模型系统，用于探索石墨烯中由于自旋轨道相互作用较小而无法实现的自旋和谷物理。
The electronic properties of silicene are distinct from both the conventional two dimensional electron gas and the famous graphene due to strong spin orbit interaction and the buckled structure. Silicene has the potential to overcome limitations encountered for graphene, in particular the zero band gap and weak spin orbit interaction. We demonstrate a valley polarized quantum Hall effect and topological insulator phase transitions. We use the Kubo formalism to discuss the Hall conductivity and address the longitudinal conductivity for elastic impurity scattering in the first Born approximation. We show that the combination of an electric field with intrinsic spin orbit interaction leads to quantum phase transitions at the charge neutrality point, providing a tool to experimentally tune the topological state. Silicene constitutes a model system for exploring the spin and valley physics not accessible in graphene due to the small spin orbit interaction.
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