Вики

Дробный квантовый эффект Холла (графен)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Дро́бный ква́нтовый эффе́кт Хо́лла в графене — эффект квантованияхолловского сопротивления (или проводимости) двумерного электронного газа(или двумерного дырочного газа) в сильных магнитных полях в графене. Этот эффект был предсказан теоретически[1] и подтверждён экспериментально в 2009 году[2][3][4]. В отличии от целочисленного квантового эффекта Холла в графене значение холловского сопротивления принимает дробные значениякванта сопротивления (в единицах h / e2).

Как и в обычных двумерных системах с параболическим законом дисперсии ДКЭХ в графене, где носители обладают линейным спектром, возникает из-за кулоновского взаимодействия в двумерной системе[3].

Несмотря на то, что электроны и дырки в графене имеют высокую подвижность (~ 20000 см2В-1с-1) не зависящую от температуры, ДКЭХ в образцах лежащих на поверхности не удавалось наблюдать. Удаление диэлектрика под графеном позволило существенно (на порядок[5]) повысить подвижность носителей тока. Подвешенный графен позволил наблюдать плато ДКЭХ в двухконтактных образцах со значением проводимости равной

Основа

Фундаментальные понятия

\hat{H}=-i\hbar v_F\sigma\cdot\nabla

[показать]

[показать]

[показать]

\frac{1}{3}\frac{e^2}{h}

Получение и технология

[показать]

Применения

. Благодаря тому, что подвешенный графен окружён средой с малой диэлектрической проницаемостью, кулоновское взаимодействие носителей тока не подавлено, и температура для наблюдения этого эффекта существенно выше (~6 К), чем, например, в в нормальных системах с ДЭГ на основе гетеропереходовGaAs/AlGaAs[3].

Транспортные свойства

[показать]

[показать]

[показать]

Оптика графена

Примечания

  1. ↑ Toke, C., Lammert, P. E., Jain, J. K. & Crespi, V. H. Fractional quantum Hall effect in graphene. Phys. Rev. B 74, 235417 (2006). Yang, K., Das Sarma, S. & MacDonald, A. H. Collective modes and skyrmion excitations in graphene SU(4) quantum Hall ferromagnets. Phys. Rev. B 74, 075423 (2006). Peres, N. M. R., Guinea, F. & Castro Neto, A. H. Electronic properties of disordered two-dimensional carbon. Phys. Rev. B 73, 125411 (2006). Khveshchenko, D. V. Composite Dirac fermions in graphene. Phys. Rev. B 75, 153405 (2007). Shibata, N. & Nomura, K. Coupled charge and valley excitations in graphene quantum Hall ferromagnets. Phys. Rev. B 77, 235426 (2008). Goerbig, M. O. & Regnault, N. Analysis of a SU(4) generalization of Halperin's wave function as an approach towards a SU(4) fractional quantum Hall effect in graphene sheets. Phys. Rev. B 75, 241405 (2007).
  2. ↑ Du X. et. al. Fractional quantum Hall effect and insulating phase of Dirac electrons in graphene Nature 462, 192 (2009)DOI:10.1038/nature08522 Препринт
  3. ↑ 1 2 3 Bolotin K. I. et. al. Observation of the fractional quantum Hall effect in graphen Nature 462, 196 (2009)DOI:10.1038/nature08582 Препринт
  4. ↑ Skachko I. et. al. http://arxiv.org/abs/0910.2518препринт
  5. ↑ Bolotin K. I. et. al. Ultrahigh electron mobility in suspended graphene Solid State Comm. 146, 351 (2008)DOI:doi:10.1016/j.ssc.2008.02.024 Препринт

Категория: Графен

Известные учёные

[показать]