쿨롱 불순물 스캐닝 터널링 현미경 연구 게이트 - 조정 가능한 그래 핀 장치의 제작

Han Sae Jung; Hsin-Zon Tsai; Dillon Wong; Chad Germany; Salman Kahn; Youngkyou Kim; Andrew S. Aikawa; Dhruv K. Desai; Griffin F. Rodgers; Aaron J. Bradley; Jairo Velasco Jr.; Kenji Watanabe; Takashi Taniguchi; Feng Wang; Alex Zettl; Michael F. Crommie

doi:10.3791/52711

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방법 논문

쿨롱 불순물 스캐닝 터널링 현미경 연구 게이트 - 조정 가능한 그래 핀 장치의 제작

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DOI:

10.3791/52711

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2015년 7월 24일

Han Sae Jung¹^,² , Hsin-Zon Tsai¹ , Dillon Wong¹ , Chad Germany¹ , Salman Kahn¹ , Youngkyou Kim¹^,³ , Andrew S. Aikawa¹ , Dhruv K. Desai¹ , Griffin F. Rodgers¹ , Aaron J. Bradley¹ , Jairo Velasco Jr.¹ , Kenji Watanabe⁴ , Takashi Taniguchi⁴ , Feng Wang¹^,⁵^,⁶ , Alex Zettl¹^,⁵^,⁶ , Michael F. Crommie¹^,⁵^,⁶

¹Department of Physics, University of California at Berkeley, ²Department of Chemistry, University of California at Berkeley, ³Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of California at Berkeley, ⁴National Institute for Materials Science (Japan), ⁵Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, ⁶Kavli Energy NanoSciences Institute, University of California at Berkeley and Lawrence Berkeley National Laboratory

이 논문에서

요약

이 논문은 터널링 현미경 연구를 스캔하기 위해 쿨롱 불순물로 장식된 게이트 조정 가능한 그래핀 장치의 제조 과정을 자세히 설명합니다. 하전된 불순물이 있는 상태에서 그래핀의 공간적으로 의존하는 전자 구조를 매핑하면 국소 쿨롱 전위에 대한 반응으로 상대론적 전하 운반체의 고유한 거동이 드러납니다.

초록

그 상대 저에너지 전하 캐리어에 의해, 그라 각종 불순물 사이의 상호 작용은 새로운 물리학 및 전자 장치를 제어 자유도 부 리드. 특히, 충전 쿨롱 불순물 전위에 응답하여 그래 핀의 전하 캐리어의 동작은 대부분의 물질의 그것과 크게 차이가 예측된다. 스캐닝 터널링 현미경 (STM)와 주사 터널링 분광법 (STS)은 청구의 불순물의 존재에 그래 핀의 전자 구조의 공간과 에너지에 의존 모두 상세한 정보를 제공 할 수있다. 하이브리드 불순물 그라 장치의 디자인은, 백 - 게이트 된 그래 핀 표면에 불순물의 제어 된 증착을 사용하여 제조 된, 제어 가능하게 조정 그래 핀의 전기적 성질에 대한 몇 가지 신규 한 방법을 사용할 수있다. ^1-8 정전기 게이팅은 그래 핀의 전하 캐리어 밀도의 제어를 가능하게 및 능력은 오델로 할BLY ^조정이 전하 및 / 또는 불순물의 분자 ⁵ 상태. 이 논문은 결합 STM / STS 연구 개별 쿨롱 불순물 장식 게이트 동조 그라 장치를 제조하는 과정을 설명합니다. ^2-5 이러한 연구 하이브리드 그라 장치를 설계하기위한 중요한 기초 물리학 통찰력뿐만 아니라 이정표를 제공한다.

서론

그래 핀은 우수한 전기 광학적 및 기계적 특성을 일으킨다 고유 선형 밴드 구조를 가진 이차원 재료이다. ^1,9-16 낮은 에너지 전하 캐리어가 그 상대, 질량이없는 디락 페르미온 ^(15)로 설명된다 동작은 기존의 시스템에서의 비 상대 론적 전하 캐리어의 그것과 크게 상이하다. 그라 상 불순물의 다양한 ^15-18 제어 된 침착은 섭동의 범위 이러한 상대성 전하 캐리어의 반응의 실험 연구를위한 간단하면서도 다목적 플랫폼을 제공한다. 이러한 시스템의 조사는 그래 핀의 불순물, 화학 잠재적 인 ^6,7를 이동 유효 유전 상수 ^(8)을 변경하고, 잠재적으로 전자적으로 매개 초전도 ^9로 이어질 수 있음을 알 수있다. 이러한 연구의 대부분 하이브리드 impurit의 특성을 조정하는 수단으로서 채용 ^6-8 정전 게이팅Y-그래 핀 장치. 정전기 게이팅 히스테리시스없이 페르미 레벨에 대한 물질의 전자 구조를 이동할 수있다. ^2-5 또한, 이러한 불순물의 전하 ² 분자 ^(5)의 상태를 조정하여, 정전 게이팅 가역적 하이브리드 불순물 그래 핀의 특성을 수정할 수 장치.

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