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馬德里自治大學(xué)Iván Brihuega研究組--亞納米級精度石墨烯中的狄拉克準(zhǔn)粒子的量子限制
一直以來,無論對于自上而下還是自下而上的方法而言,構(gòu)建形狀,尺寸和位置都具有納米精度的限制結(jié)構(gòu)都是一項實驗挑戰(zhàn)。此外,Klein隧穿提供了石墨烯電子的逃逸途徑,從而限制了靜電限制的效率。在這里,使用掃描隧道顯微鏡(STM)通過操控大量H原子構(gòu)建了亞納米精度的石墨烯納米圖案。在選定的區(qū)域內(nèi)以預(yù)定的方向和形狀,構(gòu)建單個石墨烯納米結(jié)構(gòu)。該方法允許隨意擦除和重建圖案,并且可以在不同的石墨烯襯底上實施。STM實驗表明,這種石墨烯納米結(jié)構(gòu)非常有效地限制了石墨烯狄拉克準(zhǔn)粒子。在石墨烯量子點中,完美定義的能帶隙高達(dá)0.8 eV,發(fā)現(xiàn)該尺度與量子點的線性尺寸成反比,這與無質(zhì)量狄拉克費(fèi)米子所期望的一樣。
Figure 1. a)宏觀加氫后石墨烯區(qū)域的100×100 nm2 STM形貌。b)通過H圖案形成22 nm三角形石墨烯點后,與圖(a)中相同的區(qū)域。c-e)連續(xù)STM圖像,顯示了該圖案方法的通用性和可逆性。f)H圖案過程的原理示意圖,g)高分辨率STM圖像。H)長度超過100 nm,4 nm寬的納米帶。I)在ML和BL之間30 nm寬納米帶連續(xù)圖案化。
Figure 2. a)在H-圖案化石墨烯納米帶上進(jìn)行STS實驗。左圖:23 nm寬絲帶的STM圖像。b)在圖案化的石墨烯納米方塊上進(jìn)行STS實驗。左圖:27 nm寬納米方塊的STM圖像。
Figure 3. a)電子去耦石墨烯層上制造的5 nm三角形石墨點的STM圖像。b)測量的STS曲線,在130 K處具有相同的尖端,在量子點的中心(黑色曲線)和外部清潔臺階(紅色曲線)。c)dI/dV曲線顯示了第一空束縛態(tài)的寬度。
Figure 4. 可調(diào)的石墨烯能帶隙。a)85×60 nm2 STM圖像,顯示了在相同石墨烯臺階(不同尺寸)上圖案化的三個三角形石墨烯點。b,c)在140 K下測量的I/V和dI/dV曲線。d)能帶隙對尺寸的依賴性。
相關(guān)研究成果于2020年由馬德里自治大學(xué)Iván Brihuega研究組,發(fā)表在Adv. Mater.期刊上。原文:Quantum Con?nement of Dirac Quasiparticles in Graphene Patterned with Sub-Nanometer Precision。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號:
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