钛酸锶（STO）衬底是一种钙钛矿氧化物材料，以其高介电常数（ε）而闻名，有助于观察各种（高温）量子现象。由于STO的高ε，最近已经在低磁场（B）中实现了量子霍尔拓扑绝缘（QHTI）态，该量子霍尔拓扑绝缘（QHTI）态包括QH态的两个副本，具有由自旋极化的U（1）轴旋转对称性保护的反平行的两个铁磁边缘自旋重叠，该低磁场甚至高达约100K。然而，尽管使用了重STO衬底，二维（2D）TI相中的邻近诱导量子自旋霍尔（QSH）态尚未得到证实，其特征是时间反转对称内的拓扑保护螺旋边缘自旋相。

通过使用单层hBN间隔物，青山学院大学J. Haruyama等揭示了放置在STO上的同一单个石墨烯样品中QSH（B = 0T时）和QHTI（B≠0时）状态的共存，在低B时两者之间存在交叉区域。

本文要点：

（1）

此外，这两种状态中两个非平凡螺旋边缘自旋相位的不同对称性导致在交叉区域中与STO的局部表面口袋引起的电子池量子点的不同相互作用，从而导致仅QHTI状态的自旋退相。使用STO基底获得的结果为研究具有不同对称性的新型QH自旋态及其与量子现象的相关性打开了大门。

（2）

这一探索对自旋电子学器件的潜在应用具有价值。

参考文献:

R. Obata, M. Kosugi, T. Kikkawa, K. Kuroyama, T. Yokouchi, Y. Shiomi, S. Maruyama, K. Hirakawa, E. Saitoh, J. Haruyama, Coexistence of Quantum-Spin-Hall and Quantum-Hall-Topological-Insulating States in Graphene/hBN on SrTiO3 Substrate. Adv. Mater. 2024, 2311339.

DOI: 10.1002/adma.202311339

https://doi.org/10.1002/adma.202311339