保護和自旋極化的傳輸通道是拓撲絕緣體的標志，它本身還存在很強的自旋軌道耦合效應。這里，在外延生長的之字形石墨烯中，確定了相應的手性態納米帶（zz-GNRs），具有極弱的自旋軌道相互作用。雖然單層zz-GNR塊體已完全懸在SiC刻面上，下邊緣合并到SiC（0001）襯底，在費米能級處顯示出表面態，它沿著邊緣延伸并分裂成能量。利用緊束縛模型，結合霍爾丹與應變效應，精確描述了所有光譜細節。不施加外部磁場時，通過彈道運輸同時伴隨著時間逆轉對稱性的中斷，顯示出G = e2/h的傳導量子。
Figure 1. 臺面結構的SiC（0001）模板上大規模生長zz-GNR。（a）GNR生長后密集臺面陣列的SEM圖像。（b）放大的2D STM形貌。
Figure 2. SiC平面上的zz-GNR的原子細節。（a）STM圖像的3D形式。（b）平面的掃描TEM圖像。（c）zz-GNR中心部分的高分辨率STM圖像。（d）各種zzGNR中心部分的STS光譜。（e）zz-GNR邊緣處的高分辨率STM圖像。（f）zzGNR邊緣處的各種STS光譜。
Figure 3通過STM分析的拓撲表面狀態。（a）沿zz方向，zz-GNR的下邊緣處的STM拓撲形貌。（b）沿邊緣記錄的STS光譜。（c）垂直于邊緣記錄的STS光譜。（d）能量分裂（ΔEIS）與距各種zz-GNR邊緣的距離的函數關系。
Figure 4 zz-GNR能帶結構的緊密結合計算。（a）K?和K?'點周圍的縱向能帶結構。（b）在STS中觀察到的峰能量與橫向距離的關系。
該研究工作由德國開姆尼茨工業大學Christoph Tegenkamp課題組于2021年發表在Nano Lett.期刊上。原文：Topological Surface State in Epitaxial Zigzag Graphene Nanoribbons。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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