Research Abstract
カリウムがインターカレートしたグラファイトにおいてゼロ磁場下で出現するランダウ準位の観察
Observation of Landau levels in potassium-intercalated graphite under a zero magnetic field
2012年9月18日 Nature Communications 3 : 1068 doi: 10.1038/ncomms2072
グラフェンの電荷は質量ゼロのディラック・フェルミオンであり、磁場中で相対論的なランダウ準位の量子化を示す。最近、外部磁場なしで、白金表面上の歪んだグラフェンナノバブルから量子化されたエネルギー準位が同様に観察されることが報告されており、これは、歪みによって生じた擬磁場によって形成される、グラフェン特有のランダウ準位に起因すると考えられている。今回我々は、外部磁場をかけなくても、部分的にカリウムがインターカレートしたグラファイト表面に質量ゼロのディラック・フェルミオンのランダウ準位が生じることを見いだした。質量ゼロのディラック・フェルミオンのランダウ準位の出現は、部分的にカリウムがインターカレートしたグラファイト試料にグラフェンの性質が現れたことを示している。ランダウ準位は、最隣接炭素原子間のホッピングの摂動によって生じたベクトルポテンシャルによるものと考えられ、カリウムのないドメインの境界部分における炭素のオンサイトポテンシャルの勾配に起因する可能性がある。
郭 東輝1, 近藤 剛弘1, 町田 考洋1, 岩竹 啓吾1, 岡田 晋1 & 中村 潤児1
- 筑波大学 数理物質科学研究科
The charge carriers in graphene are massless Dirac fermions and exhibit a relativistic Landau-level quantization in a magnetic field. Recently, it has been reported that, without any external magnetic field, quantized energy levels have been also observed from strained graphene nanobubbles on a platinum surface, which were attributed to the Landau levels of massless Dirac fermions in graphene formed by a strain-induced pseudomagnetic field. Here we show the generation of the Landau levels of massless Dirac fermions on a partially potassium-intercalated graphite surface without applying external magnetic field. Landau levels of massless Dirac fermions indicate the graphene character in partially potassium-intercalated graphite. The generation of the Landau levels is ascribed to a vector potential induced by the perturbation of nearest-neighbour hopping, which may originate from a strain or a gradient of on-site potentials at the perimeters of potassium-free domains.
