新量子現(xiàn)象揭示石墨烯電子的基本極限！

新量子現(xiàn)象揭示石墨烯電子的基本極限！

來自曼徹斯特大學(xué)、諾丁漢大學(xué)和拉夫堡大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種量子現(xiàn)象，有助于理解石墨烯電子的基本極限。該研究發(fā)表在《自然通訊》上，描述了單原子薄片石墨烯中的電子是如何驅(qū)散構(gòu)成六角形晶格的振動(dòng)碳原子。通過施加垂直于石墨烯平面的磁場，載流電子被迫進(jìn)入封閉的圓形“回旋”軌道。在純石墨烯中，電子脫離軌道的唯一途徑是在散射事件中通過“聲子”反彈。

這些聲子是粒子狀的能量和動(dòng)量束，是與振動(dòng)碳原子相關(guān)的聲波“量子”。當(dāng)石墨烯晶體在非常低的溫度下升溫時(shí)，聲子的數(shù)量會(huì)越來越多。通過在石墨烯片上傳遞小電流，研究小組能夠精確測量散射事件中電子和聲子之間傳遞的能量和動(dòng)量。實(shí)驗(yàn)揭示了兩種類型的聲子散射電子：橫向聲子(TA)，其中碳原子垂直于聲子的傳播和波動(dòng)方向振動(dòng)(有點(diǎn)類似于水面上的表面波)；縱向聲子(LA)，其中碳原子沿聲子和波動(dòng)方向來回振動(dòng)(這種運(yùn)動(dòng)在某種程度上類似于聲波在空氣中的運(yùn)動(dòng))。

這些測量提供了對這兩種聲子速度非常精確的測量，否則很難對單個(gè)原子層進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要結(jié)果是發(fā)現(xiàn)橫向聲子聲子散射優(yōu)于縱向聲聲子散射。這種被觀察到的現(xiàn)象，通常被稱為磁振子振蕩，在石墨烯發(fā)現(xiàn)之前的許多年就已經(jīng)在半導(dǎo)體中測量過了。是最古老的量子輸運(yùn)現(xiàn)象之一，早于量子霍爾效應(yīng)，50多年前就為人所知。盡管石墨烯具有許多新穎奇特的電子特性，但這一相當(dāng)基本的現(xiàn)象仍未被發(fā)現(xiàn)。

該研究的合著者勞倫斯埃夫斯和羅山克里希納庫馬爾表示：我們驚喜地發(fā)現(xiàn)石墨烯中出現(xiàn)了如此顯著的磁振子振蕩，考慮到石墨烯中量子輸運(yùn)的大量文獻(xiàn)，我們也很困惑為什么人們以前沒有見過它們。需要兩個(gè)關(guān)鍵因素，首先該團(tuán)隊(duì)必須在國家石墨烯研究所(National graphene Institute)制造大面積的高質(zhì)量石墨烯晶體管，如果設(shè)備的尺寸小于幾微米，就無法觀察到這種現(xiàn)象。第一作者，曼徹斯特大學(xué)的Piranavan Kumaravadivel說：在量子輸運(yùn)實(shí)驗(yàn)的初期，人們習(xí)慣于研究宏觀、毫米大小的晶體。

在石墨烯量子傳輸?shù)拇蟛糠盅芯恐?，所研究的器件通常只有幾微米大小?？磥?，制造更大的石墨烯器件不僅對應(yīng)用很重要，對基礎(chǔ)研究也很重要。第二個(gè)因素是溫度。大多數(shù)石墨烯量子輸運(yùn)實(shí)驗(yàn)都是在超冷溫度下進(jìn)行，目的是為了減緩振動(dòng)的碳原子和“凍結(jié)”通常會(huì)破壞量子相干性的聲子。因此，石墨烯被加熱，因?yàn)槁曌有枰せ畈拍墚a(chǎn)生這種效果。這個(gè)結(jié)果非常令人興奮，為探索二維晶體中聲子的性質(zhì)及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)開辟了一條新途徑。

本文出自東莞市捷誠石墨制品有限公司官網(wǎng)：http://ystmm.com 權(quán)威發(fā)布，    東莞市捷誠石墨制品有限公司是一家集銷售、應(yīng)用開發(fā)，產(chǎn)品加工的石墨專業(yè)廠家，專門為模具行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、真空熱處理爐、電子半導(dǎo)體及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)等提供石墨材料、石墨電極和相關(guān)的石墨制品，歡迎致電13549365158更多關(guān)于石墨制品方面信息，可回本網(wǎng)站產(chǎn)品頁面詳細(xì)了解點(diǎn)擊：石墨制品  石墨模具  石墨坩堝 石墨轉(zhuǎn)子 石墨軸承 石墨板 石墨棒 石墨匣體 石墨熱場 真空爐石墨制品 電子石墨模具