纳米图案化石墨烯中的电荷与自旋输运各向异性

摘要： 各向异性电子输运是实现纳米尺度电路设计的可能途径，尤其在二维材料中。迄今为止，在图案化石墨烯中引入此类特性的方案都依赖于大规模结构非均匀性。我们通过理论研究揭示：随机但均匀分布的锯齿状三角形穿孔如何能在电荷与自旋输运中同时产生空间各向异性。研究发现，即使在穿孔边缘存在显著无序的情况下，这种各向异性电子输运特性依然保持，表明其在实际实验条件下具有可行性。此外，通过控制穿孔的相对方向可实现传输电子的自旋过滤，从而形成半金属各向异性输运机制。我们的发现为构建兼具电荷与自旋控制的二维平台指明了方向，这对纳米电路设计具有重要意义。我们还重点指出：几何效应如何使有限尺寸样品在缺乏该机制任何体相特征的情况下，仍能展现出类似自旋霍尔效应的有限横向电阻，并探究了该行为背后的对称性原理。