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基于石墨烯介观结构的Sachdev-Ye-Kitaev模型中的电荷输运

DOI：10.1103/PhysRevB.99.045419 期刊：Physical Review B 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 我们研究了一种最新提出的物理实现方案：在形状不规则的石墨烯薄片的零朗道能级区域实现Sachdev-Ye-Kitaev（SYK）模型。我们详细分析了这种与无相互作用引线耦合的量子点所呈现独特非费米液体态的电荷输运特征。该体系的性质本质上取决于引线横向模式数M与SYK量子点上费米子自由度数N的比值p，该比值可通过施加于量子点的磁场进行调控。我们提出的方案通过调节磁场，既能实现SYK模型特有的非平庸共形不变态，也能获得常规的费米液体态。在低温极限下，这两个相的无量纲线性响应电导分别呈现不同的p依赖关系，并在相变点出现普适跃变。研究发现相变两侧的温度或频率修正项分别呈现线性和平方标度律。在弱隧穿区，当偏压能量eU大于温度尺度kB T时，微分电导与外加电压偏置U的平方根倒数成正比；而当偏压能量eU小于温度尺度kB T时，则表现为电导恒定且与1/√T成正比的常规欧姆行为。我们还描述了非平衡电流-偏压特性，并讨论了上述极限行为之间的各种交叉过渡现象。
作者： Oguzhan Can，Emilian M. Nica，Marcel Franz
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研究概述 实验方案

研究目的

研究基于石墨烯量子点实现的Sachdev-Ye-Kitaev模型与引线耦合的非费米液体态的电荷输运特征，重点关注磁场调控的比值p（M/N）如何影响电导和相变。

研究成果

基于石墨烯的SYK模型展现出独特的电荷输运特征，包括通过磁场调控的量子相变处电导的普适跃变。非费米液体（NFL）相呈现带线性修正的√p标度律，而费米液体（FL）相则显示带二次修正的1/√p标度律。弱隧穿区域呈现非欧姆行为。该体系为观测SYK物理提供了可行平台，并对电导和电流-偏压特性给出了明确的实验预测。

研究不足

该研究是理论性和数值性的，缺乏实验验证。其假设N和M较大（至少为O(10)），这在所有实际设置中可能并不成立。分析聚焦于深NFL和FL相，未详细讨论量子临界区域。由于强磁场诱导分裂，自旋效应被忽略。该模型假设引线对称，且忽略了不对称性或额外相互作用。

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