Theoretical studies of topological and electron correlation effects in graphene

石墨烯拓扑和电子相关效应的理论研究

• 批准号: 22740196
• 负责人: EZAWA Motohiko
• 金额: $ 2万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22740196/
• 关键词: グラフェン; シリセン; トポロジカル絶縁体; スキルミオン; 量子スピンホール効果; チャーン数; メロン; 量子異常ホール効果; トポロジー; 電子相関; グラフェン・ナノリボン; 場の理論; トポロジカル相転移; スカーミオン; バイメロン; ナノグラフェン; グラフェン・ナノディスク; ディラック電子; 量子ドット; スピン軌道相互作用; 渦度

I studied electronic and topological properties of graphene and silicene (graphene's cousin).In particular, I analyzed various topological insulators and their topological phase transitions. Main results read as follows: The zero-energy sector of the triangular zigzag graphene is investigated based on the Dirac theory of graphene.Analytic wave functions of triangular graphene are obtained. A vortex with the winding number 2 emerges in triangular graphene. Graphene nanodisk arrays have multi-degenerate perfect flat bands and are ferromagnet. The band gap of silicene can be controlled by external electric field applied perpendicular to silicene. Silicene shows the quantum anomalous-Hall effect when ferromagnet is attached. Furthermore, silicene undergoes a topological phase transition by photo-irradiation, where single-Dirac cone states appear at the critical point.I also studied the skyrmion, which is a topological structure in magnet.

我研究了石墨烯和石墨烯的表亲硅烯的电子和拓扑性质，特别是分析了各种拓扑绝缘体及其拓扑相变。主要结果如下：基于石墨烯的狄拉克理论，研究了三角形锯齿形石墨烯的零能区，得到了三角形石墨烯的解析波函数。螺旋数为2的涡旋出现在三角形石墨烯中。石墨烯纳米盘阵列具有多重简并的完美平带，并且是铁磁体。硅烯的禁带宽度可以通过外加垂直于硅烯方向的电场来控制。硅烯在铁磁体的作用下表现出量子霍尔效应。此外，硅烯在光照下发生了拓扑相变，在临界点出现了单Dirac锥态。我们还研究了磁体中的拓扑结构skyrmion。

项目成果

Giant Skyrmions Stabilized by Dipole-Dipole Interactions in Thin Ferromagnetic Films

• DOI: 10.1103/physrevlett.105.197202
• 发表时间: 2010-11-02
• 期刊: PHYSICAL REVIEW LETTERS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Ezawa, Motohiko

Compact merons and skyrmions in thin chiral magnetic films

• DOI: 10.1103/physrevb.83.100408
• 发表时间: 2011-03-18
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ezawa, Motohiko

Skyrmion Burst and Multiple Quantum Walk in Thin Ferromagnetic Films

铁磁薄膜中的斯格明子爆发和多重量子行走

• DOI: 10.1016/j.physleta.2011.08.030
• 发表时间: 2011
• 期刊: Phys. Lett
• 作者: 渡邊浩;ニコラ・ブレフェル,毛利真一郎,ジャン・ピエール・ツシャゲ;エリック・コレ、田中耕一郎;M. Ezawa;H.Watanabe;M. Ezawa;秋月直人;毛利真一郎;M. Ezawa;岩村宗千代;M. Ezawa;毛利真一郎;M. Ezawa;秋月直人;岩村宗千代;M. Ezawa;毛利真一郎;M. Ezawa
• 通讯作者: M. Ezawa

Quantum Hall Effects in Silicene

• DOI: 10.1143/jpsj.81.064705
• 发表时间: 2012-06-01
• 期刊: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN
• 影响因子: 1.7
• 作者: Ezawa, Motohiko

Quantum Anomalous Hall Effects and Topologcial Phase Transitions in Silicene

硅烯中的量子反常霍尔效应和拓扑相变

• 发表时间: 2013
• 作者: M Ezawa;J.Zang;毛利真一郎;毛利真一郎;M. Ezawa
• 通讯作者: M. Ezawa