Billeder lavet af relativistiske elektroner fanget i grafen kvanteprikker

(Phys.org) – Et team af forskere med University of California, MIT, Lawrence Berkeley National Laboratory og National Institute for Materials Science i Japan har skabt billeder af relativistiske elektroner fanget i grafen kvanteprikker. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Naturfysik holdet beskriver, hvordan de opnåede denne bedrift, og hvor de planlægger at tage deres arbejde hen i fremtiden.

Mens de mange unikke egenskaber ved grafen fortsætter med at udfolde sig, videnskabsmænd søger nye måder at udnytte og til sidst gøre brug af dem. En sådan anvendelse kunne være at kontrollere elektroner for at tillade deres brug i nanoskalerede enheder, hvilket også utilsigtet kunne føre til en dybere forståelse af Dirac-fermioner. I denne nye indsats, forskerne har gjort fremskridt på det område ved at udtænke et middel til at fange og holde elektroner og til at skabe billeder af resultatet.

At få billeder af elektronbølgeformer har hidtil været særligt vanskeligt - stort set alle eksisterende metoder har resulteret i for mange defekter. For at komme uden om sådanne problemer, forskerne tog en anden tilgang til at indfange elektronerne. De skabte først cirkulære p-n-kryds ved at sende spænding gennem spidsen af ​​et scanningstunnelmikroskop ned til en grafenprøve nedenfor. På samme tid, de påførte også spænding til en plade silicium under grafenstykket, som blev holdt adskilt af et lag siliciumoxid og en flage bornitrid. Dette fik defekter i bornitrid til at ionisere, hvilket resulterer i, at ladninger migrerer til grafen.

For at skabe billeder af disse afgifter, forskerne placerede en scanningstunnelmikroskopspids lige over overfladen af ​​kvanteprikken, hvilket gjorde det muligt at måle tunnelstrømmen - flytning af spidsen til forskellige steder gjorde det muligt at tage flere målinger, som når de blev taget sammen gjorde det muligt at skabe et billede.

Den nye metode, holdet foreslår, kan bruges som grundlag for at udvikle systemer, der er mere komplicerede, såsom dem med flere kvanteprikker. De planlægger derefter at undersøge ved hjælp af deres teknik med tolags grafenprøver, som rummer langt flere Dirac-ladningsbærere for at se, om de reflekterer, når de rammer p-n-krydsbarrieren på forventede måder.

© 2016 Phys.org