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attoCFM应用案例3--石墨烯低温磁场中光电流机制研究
低温强磁场下研究石墨烯中光电流产生机制
 
能带弯曲与载流子浓度非均一分布会影响载流子运动与散射,是影响量子霍尔效应的重要物理机制。可压缩与不可压缩载流子浓度已经被证实存在于石墨烯中,但是它们对石墨烯中量子霍尔效应的具体影响还需进一步研究。通过对石墨烯在低温磁场下的光电流成像分布的实验可以探究上述问题。

G.Nazin等人利用attocube公司低温强磁场共聚焦光学显微镜(attoCFM)研究了4.2K9T磁场下的石墨烯中光电流分布,以及该分布随载流子浓度分布的具体变化。具体地,通过调节偏置电压可以调节载流子浓度,从而光电流分布也随之被调节。分析实验数据我们发现一般石墨烯中光电流随偏置电压成像结果是一个四页的区域分布。首先,通过改变载流子浓度可以改变填充因子,因此样品中载流子种类(电子或者空穴)被改变。另外由于电子与空穴的热载流子也同时存在于样品中,所以光电流所偏置电压的实验数据成像结果构成了一个四页区域。在样品为电学中性的时候,是一个特殊的区域,实际我们只观察到了一个两页的结果。此时,改变偏置电压不仅改变了载流子种类,而且改变了能带弯曲,因此光电流的极性没有受到改变。

综上所述,石墨烯中光电流受热载流子影响,同时也对填充因子十分敏感。作者预见,使用同样的低温磁场下光电流的方法去研究悬空石墨烯器件中的载流子性质能进一步加深对该现象的理解。

 

 

  参考文献:

1.     Nazin, G.; et al. Visualization of charge transport through Landau levels in graphene. Nature Physics 2010, 6, 870-874.


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