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锗烯扫描隧道显微镜光谱中没有自旋轨道间隙的奥秘

2020-08-31

锗烯(石墨烯的锗类似物)与石墨烯具有许多相同的特性,两种材料都是具有狄拉克费米子的二维材料。但是,这两种材料之间还存在一些重要区别:(1)石墨烯具有平面蜂窝状晶格,而锗烯的蜂窝状晶格是弯曲的,(2)锗烯中的自旋轨道间隙预计要比石墨烯的大了约3个数量级(锗烯为24 meV,石墨烯为20 μeV)。出人意料的是,不同衬底上合成的锗烯层的扫描隧道光谱没有显示自旋轨道间隙存在的任何迹象,迄今为止这个现象仍然是个谜。

在本文中,荷兰特温特大学Harold J. W. Zandvliet教授等表明了自旋轨道间隙的缺失可以用锗烯极低的仅3.8 eV的功函数来解释。锗烯和扫描隧道显微镜尖端(最常用的STM尖端的功函数在4.5-5.5 eV范围内)之间功函数的差异导致隧道结中产生电场。该电场对自旋轨道间隙的大小有很强的抑制作用。

图1. 锗烯的弯曲蜂窝状晶格。

On the mystery of the absence of a spin-orbit gap in scanning tunneling microscopy spectra of germanene

Carolien Castenmiller, Harold J. W. Zandvliet

J. Semicond. 2020, 41(8): 082003

doi: 10.1088/1674-4926/41/8/082003

Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/41/8/082003?pageType=en



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