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Spin and valley degrees of freedom in a bilayer graphene quantum point contact: Zeeman splitting and interaction effects

Gall, Vanessa 1,2; Kraft, Rainer 3; Gornyi, Igor V. 1,2; Danneau, Romain ORCID iD icon 2
1 Institut für Theorie der Kondensierten Materie (TKM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Physikalisches Institut (PHI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

We present a study on the lifting of degeneracy of the size-quantized energy levels in an electrostatically defined quantum point contact in bilayer graphene by the application of in-plane magnetic fields. We observe a Zeeman spin splitting of the first three subbands, characterized by effective Landé g factors that are enhanced by confinement and interactions. In the gate-voltage dependence of the conductance, a shoulderlike feature below the lowest subband appears, which we identify as a 0.7 anomaly stemming from the interaction-induced lifting of the band degeneracy. We employ a phenomenological model of the 0.7 anomaly to the gate-defined channel in bilayer graphene subject to in-plane magnetic field. Based on the qualitative theoretical predictions for the conductance evolution with increasing magnetic field, we conclude that the assumption of an effective spontaneous spin splitting is capable of describing our observations, while the valley degree of freedom remains degenerate.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000149916
Veröffentlicht am 12.08.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1103/PhysRevResearch.4.023142
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Zitationen: 2
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Zitationen: 2
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT)
Institut für Theorie der Kondensierten Materie (TKM)
Physikalisches Institut (PHI)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsmonat/-jahr 05.2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2643-1564
KITopen-ID: 1000149916
HGF-Programm 47.11.03 (POF IV, LK 01) Quantum Nanoscience
Erschienen in Physical Review Research
Verlag American Physical Society (APS)
Band 4
Heft 2
Seiten Art.-Nr.: 023142
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 24.05.2022
Nachgewiesen in Scopus
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