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研究快讯 | 石墨烯花状缺陷诱导的原子尺度谷滤波效应
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Editors' Suggestion
Atomic Valley Filter Effect Induced by an Individual Flower Defect in Graphene
Yu Zhang (张钰), Rong Liu (刘榕), Lili Zhou (周丽丽), Can Zhang (张璨), Guoyuan Yang (杨国元), Yeliang Wang (王业亮), and Lin He (何林)
Chin. Phys. Lett. 2023, 40 (9): 096801
DOI: 10.1088/0256-307X/40/9/096801
文章亮点
通过扫描隧道显微镜（STM）和朗道能级谱测量，证实石墨烯中的单个花状缺陷具有原子尺度谷滤波的能力，为谷滤波器的发展提供了新思路。
左上：石墨烯中的单个花状缺陷STM图。左下：花状缺陷内外的扫描隧道谱。右：石墨烯中花状缺陷诱导的原子尺度谷滤波效应的示意图。
石墨烯花状缺陷诱导的原子尺度谷滤波效应
研究背景
除了自旋自由度，石墨烯中的电子还具有谷自由度，这为石墨烯带来许多新奇的性质，例如手性隧道、克莱因佯谬、量子霍尔铁磁性等。前期的研究表明，石墨烯中的单原子缺陷或吸附杂质可以有效地破坏石墨烯的子格对称性，进而产生局域谷极化态。拓扑缺陷是石墨烯制备过程中普遍存在的一种缺陷结构。在过去的十余年中，科学家们致力于探索拓扑缺陷对石墨烯的晶格结构和机械性能的影响，并没有文献报道拓扑缺陷对谷电子态的调控。
内容简介
最近，北京理工大学的张钰副教授课题组和北京师范大学的何林教授课题组基于扫描隧道显微镜和朗道能级谱的测量，观测到石墨烯中的花状缺陷可以使其K和K’谷在纳米尺度上发生对称性破缺。同时，K谷中的电子可以完全穿过花状缺陷进入其内部；然而K’谷中的电子不能直接穿过花状缺陷，它们需要先从K’谷转换到K谷后再进入花状缺陷内部。因此，石墨烯中的花状缺陷具有谷滤波效应。
研究意义和重要性
该工作证实石墨烯中的单个花状缺陷具有谷滤波的能力，可以等效为一个原子尺度谷滤波器。该工作为新型谷滤波器的发展提供了新思路。
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