Выполнено экспериментальное исследование ключевых свойств графена

Источник: computerra.ru

Группа исследователей из Технологического института Джорджии и Национального института стандартов и технологий (оба — США) провела прямые измерения энергетического спектра носителей заряда в графене.

Как уже отмечалось ранее, ценность графена определяется высочайшими значениями подвижности носителей заряда (при комнатной температуре он опережает кремний по этому показателю более чем в сто раз). Объяснение таким характеристикам физики видят в том, что электроны и дырки в графене обладают нулевой эффективной массой (другими словами, их скорость не связана с энергией) и «ведут себя» подобно фотонам.

С этим же свойством принято ассоциировать другую «странность» нового материала. Известно, что при внесении проводника в магнитное поле его электроны начинают совершать круговые движения (прецессировать). Движение по окружности — периодический процесс, который можно рассматривать как квантовый осциллятор, а энергия квантового осциллятора может принимать лишь дискретный ряд значений. Эти значения — для обычного проводника — эквидистантны; в графене же расстояния между энергетическими уровнями оказываются различными.

Авторы рассматриваемой работы провели прямые наблюдения электронных состояний в материале, помещенном в сильное магнитное поле. Эксперимент выполнялся с помощью специального низкотемпературного сверхвысоковакуумного сканирующего туннельного микроскопа; обработав собранные данные, ученые получили полный энергетический спектр электронов графена. Исследователи также провели анализ «состояния с нулевой энергией» — еще одного любопытного свойства графена, выражающегося в резком падении проводимости при определенных условиях (более подробную информацию об этом эффекте можно получить из статьи журнала Physical Review Letters).