摘要：2025年5月1日，Phys. Rev. Lett.在线发表了俄亥俄州立大学Marc W. Bockrath和得克萨斯大学奥斯汀分校Allan H. MacDonald课题组的研究论文，题目为《Half-Integer Quantum Hall States

2025年5月1日，Phys. Rev. Lett.在线发表了俄亥俄州立大学Marc W. Bockrath和得克萨斯大学奥斯汀分校Allan H. MacDonald课题组的研究论文，题目为《Half-Integer Quantum Hall States in Two-Dimensional Graphite》。

半整数量子霍尔态因其非阿贝尔分数化准粒子激发而在量子信息处理领域展现出广阔前景。这些准粒子交换操作具有非交换特性，每次交换都会在准粒子位置构型相关的低能子空间内产生酉变换。通过准粒子编织过程，量子信息有望实现处理与存储。目前已在多种体系中观测到半整数量子霍尔态，包括单层/双层/三层石墨烯、WSe2、GaAs二维电子体系以及双量子阱或宽量子阱结构等。

在此研究中，作者在双栅极结构的约3-10纳米厚石墨器件中，观测到半整数量子霍尔态可稳定存在于朗道能级填充因子超过30的极大范围内。研究分析，多数态为外缘双层结构中分数关联效应稳定的单分量态，同时也观测到具有内部关联特性的多分量(3,3,1)态，该态表现为石墨内部两侧相反谷态间的强关联作用。这种石墨薄膜与上下表面栅极的易集成特性，使其成为研究非阿贝尔分数化准粒子物理的理想平台。

图1 双栅极石墨的磁输运测量

图2 石墨表面态中的半整数分数量子霍尔效应

图3 大填充因子下的半整数分数量子霍尔态

图4 石墨中的额外分数量子霍尔态

【论文链接】

Mazzucca, N., Kousa, B.M., Watanabe, K. et al. Half-Integer Quantum Hall States in Two-Dimensional Graphite. Phys. Rev. Lett., 2025, 134, 176302. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.176302

信息来源：科研任我行

来源：石墨烯联盟