Elektronopdelingsproces i grafen observeret, en verdensnyhed

En gruppe forskere fra Osaka University, Universitetet i Tokyo, Kyoto Universitet, og National Institute for Materials Science udførte præcist strømudsving ("skudstøj") måling i grafen p-n krydset i kvante Hall-regimet.

Denne gruppe fandt ud af, at den ikke-nul skudstøj forekommer i det bipolære regime af krydset, mens støjen er fraværende i det unipolære regime. Dette fortæller tydeligt, at elektronpartitionsprocessen eksisterer ved de co-udbredende kanttilstande langs p-n krydset.

Denne gruppes præstation, hvilket er i overensstemmelse med den teori, der blev forudsagt i 2008, giver mikroskopisk bevis for, at kanttilstandene blandes langs krydset for første gang. Dette er et vigtigt skridt i retning af at afklare den unikke karakter af elektronpartitionsprocessen i grafen og designe ny type elektroninterferometerenheder, der bruger grafen i kvante-Hall-regimet.

Masseløse Dirac-elektron systemer såsom grafen udviser en tydelig halvtals kvante Hall-effekt, og i det bipolære transportregime realiseres co-formerende kanttilstande langs p – n-krydset. Derudover disse kanttilstande er ensartet blandet ved krydset, hvilket gør det til en unik struktur at opdele elektroner i disse kanttilstande.

Selvom mange eksperimentelle værker har behandlet dette problem, den mikroskopiske dynamik af elektronpartition i denne ejendommelige struktur forbliver uklar. Her udførte vi skud-støj-målinger på krydset i kvante-Hall-regimet såvel som ved nul magnetfelt. Vi fandt ud af, at i skarp kontrast til nulfeltet, skudstøjen i kvante Hall-regimet er begrænset i det bipolære regime, men er stærkt undertrykt i det unipolære regime. Vores observation er i overensstemmelse med den teoretiske forudsigelse og giver mikroskopisk bevis for, at kanttilstandene er unikt blandet langs p-n krydset.