在雙層石墨烯中，若兩個(gè)相對門控區(qū)域上的Berry曲率符號發(fā)生反轉(zhuǎn)，可以引起具有相反谷折射率反向傳播的一維通道。考慮自旋和亞晶格簡并性，每個(gè)方向上有四個(gè)量子化的傳導(dǎo)通道。以往的實(shí)驗(yàn)工作中，門控式谷偏振器只能在外加磁場的情況下才能獲得良好的對比度。然而，隨著磁場的增加，雙層石墨烯的非結(jié)合區(qū)域會過渡到量子霍爾狀態(tài)，從而限制谷極化電子的應(yīng)用。在這里，我們提出了通過優(yōu)化器件幾何形狀和堆疊方法來改善柵極控谷偏振器的性能。電測量表明，在山谷極化狀態(tài)和間隙狀態(tài)之間的電導(dǎo)差異高達(dá)兩個(gè)數(shù)量級。谷極化狀態(tài)顯示的電導(dǎo)接近4e
2/h，并在隨后的谷分析儀配置中產(chǎn)生對比度。這些結(jié)果為進(jìn)一步研究零磁場下的谷極化電子奠定了基礎(chǔ)。
Fig. 1 器件幾何和靜電建模的示意圖。
Fig. 2 設(shè)備表征。
Fig. 3 手性態(tài)的形成：設(shè)備1的左門固定為正極性時(shí)的測量結(jié)果。
Fig. 4相反方向手性態(tài)的形成：從設(shè)備1將左門固定在負(fù)極性時(shí)的測量結(jié)果。
Fig. 5 手征性質(zhì)的演示：谷分析儀在兩個(gè)柵對處于相同（左）或相反（右）谷極化狀態(tài)時(shí)進(jìn)行測量。
相關(guān)研究成果于2020年由新加坡國立大學(xué)Jens Martin課題組，發(fā)表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-15117-y)上。原文：Gate controlled valley polarizer in bilayer graphene。
