Adapter un champ pseudo-magnétique de grande surface dans le graphène sur un cristal de symétrie différente

Anonim

Des chercheurs de l’Université nationale de Singapour ont découvert une méthode simple et efficace pour produire un champ pseudo-magnétique (PMF) sur le graphène sur une grande surface et ont montré comment l’adapter à la distribution et à l’intensité spatiales souhaitées pour le stockage de données et les applications logiques. champs pseudo-magnétiques sur une hétérostructure graphène-phosphore noire ").

Le domaine de l'électronique se concentre sur la façon de contrôler et d'exploiter les propriétés des électrons. Pour étudier ou modifier les propriétés de ces électrons en régime quantique, un champ magnétique doit être appliqué.

Une autre manière de réaliser cet effet consiste à créer mécaniquement un type de déformation spécial dans le graphène, où les électrons se comportent comme s'ils étaient sous l'influence d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur. Dans ce cas, aucun champ magnétique n'est physiquement appliqué et cela s'explique par la présence de PMF induite par une contrainte.

Les électrons ont des degrés de liberté supplémentaires (paramètre indépendant décrivant l'état électronique) autres que leur charge. Ceux-ci sont connus comme le degré de liberté des spins et des vallées. Les vallées sont les maxima et minima des énergies électroniques dans un solide cristallin. Une méthode de contrôle des électrons dans différentes vallées peut potentiellement être utilisée pour développer des technologies informatiques plus efficaces.

Les PMF induites par la souche dans le graphène ont été explorées comme une approche prometteuse pour séparer les vallées du graphène et rendre leurs énergies non équivalentes, produisant une physique intrigante telle que le courant polarisé dans la vallée. De nombreux chercheurs ont été attirés par les énormes PMF (jusqu’à 300 teslas) observés dans des nanostructures de graphène contraint et non planes telles que les nanobulles de graphène.

Cependant, ceux-ci sont distribués aléatoirement et ils ne sont pas réalisables pour une mise en œuvre pratique. Bien que la théorie prédit que les souches à symétrie triangulaire sont capables de créer des PMF dans les matériaux, il n’existe actuellement aucune technique expérimentale capable de créer la texture de déformation spécifique pour générer un PMF uniforme avec la distribution spatiale et l’intensité souhaitées.

Une équipe dirigée par le professeur LOH Kian Ping du département de chimie et du centre des matériaux 2D avancés, NUS a découvert un moyen de générer des PMF sur le graphène en superposant le graphène sur le phosphore noir (BP) pour former une hétérostructure graphène sur BP. L'équipe de recherche comprend également le chimiste de surface, le professeur LU Jiong et le théoricien Prof. Adam SHAFFIQUE de NUS. Le grand désaccord de réseau et la contrainte de cisaillement imposée par les réseaux les uns sur les autres donnent naissance à des PMF sur le graphène, qui peuvent être mesurés directement par microscopie à effet tunnel.

En outre, ils ont découvert un moyen d’adapter l’intensité et la distribution spatiale des PMF sur le graphène en modifiant l’angle de rotation entre les directions cristallographiques du graphène et de la BP. Lorsqu'un champ magnétique externe est appliqué en présence du champ de puissance, ils peuvent créer deux types de courants non équivalents, connus sous le nom de courant polarisé dans la vallée dans les mesures de transport électrique.

Le professeur Loh a déclaré: "Le contrôle des PMF à l'échelle nanométrique permet de tester la physique extrême suivante: tout d'abord, les champs PMF peuvent servir de barrières énergétiques pour confiner efficacement les courants dans un canal unidimensionnel. polarisation des vallées Il est important de noter que nous avons découvert qu’une texture de déformation complexe formée par la mise en place d’un cristal hexagonal (graphène) sur un cristal orthorhombique (BP) est appropriée pour générer une grande surface PMF.

L'implication est qu'il pourrait y avoir d'autres combinaisons de cristaux à deux dimensions qui n'ont pas encore été découvertes. Notre étude ouvre donc de nouvelles opportunités pour l'ingénierie des souches en vue d'adapter la distribution spatiale et l'intensité des PMF. "

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