拉夫堡大学
无花果
1:单层石墨烯霍尔棒中磁阻振荡的电流依赖性
石墨烯霍尔棒的光学显微图像(W = 15微米)和测量配置的示意图
在14 μA的时间间隔内，0(蓝色)和140 μA(红色)之间的DC电流I在T = 5 K时的差分电阻ry = dVy/dI与B的函数关系图，曲线偏移0
为清晰起见，为7ω
卷曲的括号表明出现了额外的非平衡磁振荡(NEMOs ),在图1和图2中有详细的说明
2和3
标有SdH的方括号表示Shubnikov–de Haas振荡，标有MF的方括号表示磁聚焦峰值
信用:DOI: 10
1038/s 1467-021-26663-4 一组研究人员揭示，音爆和多普勒频移声波可以在石墨烯晶体管中产生，这让人们对这种世界闻名的材料及其在纳米电子技术中的应用潜力有了新的认识
当一辆警车鸣笛向你驶来并经过时，你可以听到警笛声频率的明显变化
这就是多普勒效应
当喷气式飞机的速度超过音速(约760英里/小时)时，它对空气施加的压力会产生冲击波，这种冲击波可以被听到，成为巨大的超音速轰声或雷声；这就是马赫效应
来自拉夫堡、诺丁汉、曼彻斯特、兰开斯特和堪萨斯大学的科学家发现，这些现象的量子力学版本出现在由高纯度石墨烯制成的电子晶体管中
他们的新出版物《石墨烯的非平衡费米子揭示了伴随马赫超音速和朗道速度效应的多普勒频移磁声子共振》今天发表在《自然通讯》上
石墨烯比钢强100多倍，同时非常轻，比硅的导电性高100多倍，并且在室温下具有所有已知材料中最低的电阻率
这些特性使石墨烯非常适合一系列应用，包括改善手机和平板电脑触摸屏的涂层，以及提高电子电路的速度
研究小组利用强电场和磁场加速了原子级薄石墨烯单层中的电子流，该单层由碳原子的六边形晶格组成
在足够高的电流密度下，相当于大约每平方米1000亿安培的电流通过碳的单个原子层，电子流达到每秒14公里(大约30，000英里/小时)的速度，并开始震动碳原子，从而发出被称为声学声子的量化声能束
这种声子发射被检测为晶体管电阻的共振增加；在石墨烯中观察到了一个超音速爆炸
研究人员还观察到了在较低电流下多普勒效应的量子力学模拟，当高能电子在量子化回旋加速器轨道之间跳跃时，它们发射的声学声子的频率像多普勒一样上移或下移，这取决于声波相对于高速电子的方向
通过将石墨烯晶体管冷却到液氦温度，研究小组发现了第三种现象，即电子通过电荷相互作用，在临界速度下的量化能级之间产生“无声子”跃迁，即所谓的朗道速度
拉夫堡的博士
该论文的作者之一马克·格林威(Mark Greenway)说:“在石墨烯单层中同时观察到所有这些效应真是太棒了
正是由于石墨烯优异的电子性质，使我们能够详细研究这些失衡的量子过程，并了解石墨烯中的电子在强电场的加速下是如何散射和失去能量的
朗道速度是超导体和超流氦的量子特性
因此，在石墨烯的耗散共振磁阻中检测到类似的效应特别令人兴奋
" 这些器件是在曼彻斯特大学国家石墨烯研究所制造的
博士；医生
负责设备设计和开发的Piranavan Kumaravadivel指出，“我们设备的大尺寸和高质量是观察这些现象的关键
我们的设备足够大和纯净，电子几乎只与声子和其他电子相互作用
我们期望这些结果将启发其他2D材料中非平衡现象的类似研究
我们的测量还表明，高质量的石墨烯层可以承载非常高的连续电流密度，接近超导体中可实现的电流密度
高纯度石墨烯晶体管可以在纳米功率电子技术中找到未来的应用
"
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