مقالات

پدیده جدید کوانتومی به درک مرزهای اولیه گرافن الکترونیک کمک می کند

مقالات علمی با ترجمه مستقیم سایت بزرگ دنیای خوب زندگی

گرافن

اعتبار: CC0 مالکیت عمومی

گروهی از محققان دانشگاه منچستر، ناتینگهام و لووربورو پدیده ای کوانتومی را کشف کرده اند که به درک مرزهای اولیه گرافن الکترونیک کمک می کند.

ارسال شده در مخابرات طبیعتاین کار نشان می دهد که چگونه الکترون ها در صفحات نازک یک اتم گرافن از اتم های کربن ارتجاعی که شبکه کریستالی شش ضلعی را تشکیل می دهند، منتشر می شود.

با استفاده از یک میدان مغناطیسی عمودی در سطح گرافین، الکترون های جاری مجبور به حرکت در cyclotrons دایره بسته هستند. در گرافن خالص، تنها راهی که یک الکترون از این مدار می تواند فرار کند این است که "فونون" را در یک رویداد پراکنده ببندد. این phonons ذرات انرژی مانند ذرات حرکتی، کوانتومی امواج صوتی در ارتباط با اتم کربن است. هنگامی که گرافن از درجه حرارت بسیار پایین گرم می شود، فونون ها در تعداد بیشتری افزایش می یابند.

با عبور از یک جریان الکتریکی کوچک از طریق ورق گرافن، تیم میتواند مقدار انرژی و حرکتی را که دقیقا بین الکترون و فونون در طول یک رویداد پراکندگی منتقل می شود اندازه گیری کند.

آزمایشات آنها نشان داد که دو نوع فونون وجود دارد که الکترونها را پخش می کنند: فونون های عرضی که بطور عمودی نسبت به جهت انتشار فونون، حرکت موج (تا حدودی مانند امواج سطح بر روی آب) و صدا زاویه طولانی (LA)، در حالی که اتم های کربنی جهت فونون و حرکت موج؛ (این حرکت تا حدودی شبیه حرکت امواج صوتی از طریق هوا است).

اندازه گیری ها یک اندازه گیری بسیار دقیق از سرعت هر دو نوع فونون را فراهم می کنند، اندازه گیری هایی که در مورد یک لایه اتمی بسیار دشوار است. یک نتیجه مهم از آزمایشات کشف پراکندگی تون فونون در پراکندگی فونون است.

پدیده مشاهده شده، که معمولا به عنوان نوسان مغناطیسی شناخته می شود، در سال های بسیاری از نیمه هادی ها قبل از کشف گرافن اندازه گیری شده است. این یکی از قدیمی ترین پدیده های حمل و نقل کوانتومی است که بیش از 50 سال پیش شناخته شده بود و پیش از نفوذ تالار کوانتوم شناخته شده بود. در حالی که گرافن دارای تعدادی از ویژگی های عجیب و غریب الکترونیکی است، این پدیده اساسی پنهان است.

لورنس اوواس و روشن کریشنا کومار، همکارانش از این کار می پرسیدند: "ما خوش بینانه به پیدا کردن چنین ارتعاشات برجسته در نابغه هایی که در گرافن ظاهر می شوند، گفت:" ما نیز از این که چرا مردم پیش از این آنها را دیده اند، با توجه به حجم وسیعی از ادبیات مربوط به انتقال کوانتوم در گرافن. "

ظاهر آنها نیاز به دو جزء اصلی دارد. اول، تیم مجبور شد ترانزیستورهای گرافن با کیفیت بالا را در مناطق بزرگ در موسسه ملی Graffins تولید کند. اگر ابعاد دستگاه کوچکتر از چند میکرومتر باشد، این پدیده قابل مشاهده نیست.

Piranavan Kumaravadivel از دانشگاه منچستر، نویسنده اصلی این مقاله گفت: "در ابتدای آزمایشات انتقال کوانتوم، مردم مطالعه کریستال های میکروسکوپی اندازه میلی متر را داشتند." در اغلب کار بر روی انتقال کوانتوم گرافن، دستگاه های مورد مطالعه معمولا فقط چند میکرومتر اندازه هستند. تولید دستگاه های گرافن بزرگ نه تنها برای برنامه های کاربردی بلکه برای مطالعات اساسی مهم است. "

مولفه دوم دما است. بیشتر آزمایش های انتقال گرافن در دماهای شدید برای کاهش سرعت اتم های کربن ارتعاشی و "فریب" فونون ها، که معمولا باعث کاهش پیوند کوانتومی می شود، انجام می شود. بنابراین، گرافن حرارت داده می شود زیرا فونون ها باید فعال باشند تا باعث اثر شوند.

مارک گریناوی از دانشگاه لفبورو که بر روی نظریه کوانتومی این اثر کار کرده است، این نتیجه بسیار هیجان انگیز است – این روش جدیدی برای بررسی خواص فونون ها در بلورهای دو بعدی و ساختارهای ناهمگن آنها است. "این به ما امکان می دهد تا بهتر بتوانیم تعاملات الکترون و آیفون را در این مواد امیدوار کننده درک کنیم. ، درک این بسیار مهم است که آنها را برای استفاده در دستگاه ها و برنامه های جدید توسعه دهیم. "


Magnetism Utrafast: تعامل الکترون-funon در BESSY II مورد مطالعه قرار گرفت


اطلاعات بیشتر:
P. Kumaravadivel و همکاران. نوسانات مغناطیسی قوی در گرافن بسیار بزرگ هستند مخابرات طبیعت (2019). DOI: 10.1038 / s41467-019-11379-3

ارسال شده توسط
دانشگاه منچستر




استناد:
پدیده جدید کوانتومی به درک محدودیتهای هستهی گرافن الکترونیک (2019، 26 ژوئیه)
دریافت شده در تاریخ 26 ژوئیه 2019
از https://phys.org/news/2019-07-quantum-phenomenon-fundamental-limits-graphene.html

این سند حق کپی رایت است بجز هر معامله عادلانه برای مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ
قسمت ممکن است بدون اجازه کتبی تولید شود. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه می شود

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن