Elektronentrennungsprozess in Graphen beobachtet: Auf dem Weg zur Realisierung von Elektroneninterferometereinrichtungen, die die Wellennatur von Elektronen nutzen | 2020

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Anonim

Diese Gruppe stellte fest, dass das Nicht-Null-Schuss-Rauschen im bipolaren Bereich des Übergangs auftritt, während das Rauschen im unipolaren Bereich fehlt. Dies zeigt deutlich, dass der Elektronenpartitionsprozess an den sich gemeinsam ausbreitenden Randzuständen entlang des p-n-Übergangs existiert.

Die Leistung dieser Gruppe, die mit der für 2008 prognostizierten Theorie übereinstimmt, liefert mikroskopische Belege dafür, dass die Randzustände entlang der Verbindungsstelle zum ersten Mal gemischt sind. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Aufklärung der Einzigartigkeit des Elektronentrennungsprozesses in Graphen und zur Entwicklung neuartiger Elektroneninterferometer mit Graphen im Quanten-Hall-Regime.

Masselose Dirac-Elektronensysteme wie Graphen weisen einen ausgeprägten halben ganzzahligen Quanten-Hall-Effekt auf, und im bipolaren Transportregime werden ko-propagierende Randzustände entlang des p-n-Übergangs realisiert. Außerdem werden diese Randzustände am Übergang gleichmäßig gemischt, was es zu einer einzigartigen Struktur macht, Elektronen in diesen Randzuständen zu partitionieren.

Obwohl sich viele experimentelle Arbeiten mit diesem Problem befasst haben, ist die mikroskopische Dynamik der Elektronenverteilung in dieser eigenartigen Struktur immer noch unklar. Hier haben wir Rauschmessungen an dem Übergang im Quanten-Hall-Regime sowie bei einem Magnetfeld von Null durchgeführt. Wir haben festgestellt, dass im scharfen Gegensatz zum Fall des Nullfelds das Schussrauschen im Quanten-Hall-Regime im bipolaren Regime endlich ist, im unipolaren Regime jedoch stark unterdrückt wird. Unsere Beobachtung stimmt mit der theoretischen Vorhersage überein und liefert mikroskopische Belege dafür, dass die Randzustände entlang des p-n-Übergangs eindeutig gemischt sind.