Transição de fase topológica e transporte eletrônica em grafenos e nanofitas zigzag grafeno tensionados

Abstract

Uma transição de fase topológica em campo magnético zero entre o efeito Hall quântico de spin (QSH) e Hall quântico anômalo em nanofitas de grafeno é mostrada na presença de campo de exchange interno (EX), strain uniaxial e efeito de acoplamento spin-órbita intrínseco e Rashba (SOCs). Foi descoberto que a intensidade e direção do strain podem ser utilizadas para se ajustar a intensidade crítica dos SOCs nos quais as transições de fase ocorrem. O campo pseudo-magnético induzido por strain acopla os graus de liberdade de spin através do SOC, aumenta a localização dos portadores nos estados de borda (edge-states), estabiliza e pode levar à formação do estado QSH. O SOC-Rashba e EX, por outro lado, quebram a simetria de inversão e a simetria de inversão temporal no grafeno, respectivamente. Valores altos de SOC-Rashba ou EX, entretanto, podem fazer com que o estado QSH seja destruído, produzindo estados quânticos anômalos. Nossos resultados oferecem uma perspectiva promissora da manipulação elétrica, magnética e do strain do efeito QSH, com aplicações potenciais em dispositivos topológicos quânticos dentro do contexto de eletrônica sem dissipação.