调查结果，帮助实现2D材料的圣杯 - 超快速电子设备

研究人员在基于石墨烯的材料中发现新的QuasiPallics系列。

由曼彻斯特大学的爵士和德里·吉姆和阿列克谢·伯迪金博士领导的一群研究人员发现并在基于石墨烯的超晶格中发现了一个名为“棕色Zak蜕皮”的新Quasiply系列。

该团队通过将石墨烯层的原子晶格与绝缘氮化硼片的原子晶格与绝缘氮化硼片的，显着改变石墨烯片的性质来实现了这种突破。

这项研究遵循石墨烯 - 硼化物超晶片的年度持续进步，允许观察称为Hofstadter's蝴蝶的分形图案 - 今天（星期五，11月13日，2020年11月13日），研究人员在此类结构中报告了粒子的另一个非常令人惊讶的行为应用磁场。

“众所周知，在零磁场中，电子在直线轨迹中移动，如果施加磁场，则它们开始弯曲和移动圈子，”解释朱利安障碍和比拉纳扬·库马拉弗博士，他们进行了实验工作。

“在已经与氮化硼对齐的石墨烯层中，电子也开始弯曲 - 但是如果在特定值设置磁场，则电子再次在直线轨迹中移动，好像没有磁场就不再了！”

“这种行为与教科书物理学无关，”加勒兰班·库马拉弗博士添加。

“我们将这种迷人的行为归因于高磁场的新型Quasiply，”Alexey Berdyugin博士说。“尽管极高的磁场，但这些Quasiply有自己独特的性质和特别高的移动性。”

作为公开的沟通，该工作描述了电子在超高质量的石墨烯超晶格中的表现方式，具有修订的HofStadter蝴蝶的分形特征框架。在过去十年中石墨烯设备制造和测量技术的基本改进使得这项工作成为可能。

“Quasiparticles的概念可以说是冷凝物理物理和量子多体系中最重要的概念。它是由1940年代的理论物理学家Lev Landau引入，将集体效应描绘为“一种粒子激发”，“Julien Barrier”解释为许多复杂的系统，以考虑许多身体效果。“

到目前为止，在石墨烯超晶格中的集体电子的行为在DIRAC FERMION方面被认为是具有类似于光子（没有质量）的独特性质的Quasiplicle，该Quasiplicle在高磁场中复制。然而，这并没有考虑一些实验特征，如国家的额外退化，也不匹配这种状态的Quasipartics的有限质量。

作者提出了“棕色Zak蜕皮”在高磁场下的超晶片中存在的Quasipartices系列。这是通过可以直接测量的新量子号的特征在于。有趣的是，在较低的温度下工作使它们能够利用超低温度的交换相互作用来提升退化。

“在存在磁场的情况下，石墨烯中的电子开始旋转量化轨道。对于棕色Zak蜕皮，我们设法在高达16T（地球磁场）的高磁场下恢复了几十微米的直线轨迹。在特定条件下，弹道Quasipallicles没有有效的磁场，“解释Kumaravapel博士和Berdyugin博士。

在电子系统中，移动性被定义为在应用电流时颗粒行进的容量。在制造2D系统之类的诸如石墨烯这样的2D系统时，高级摩托性长期以来，因为这种材料将呈现额外的性质（整数和分数量子霍尔效应），并且可能允许创建超高频晶体管，而核心的组件计算机处理器。

“对于这项研究，我们制定的石墨烯设备具有较高的纯度纯度，”Kumaravapel博士说。这使我们可以实现数百万厘米/ vs的移动性，这²意味着粒子会在没有散射的情况下直接穿过整个装置。重要的是，这不仅是石墨烯中经典Dirac码头的情况，而且还实现了在工作中报道的棕色Zak蜕皮。

这些棕色Zak码头定义了新的金属状态，它是通用的任何超晶格系统，而不仅仅是石墨烯，并为其他基于2D材料的超晶格提供了新的凝聚物物理问题的游乐场。

朱利安障碍补充说：“当然，研究结果很重要，当然是电子运输的基本研究，但我们认为在高磁场下的新型超晶格设备中了解Quasiply可以导致新电子设备的开发。”

高迁移率意味着由这种装置制成的晶体管可以在较高频率下操作，允许由此材料制成的处理器以执行每单位时间的计算，从而实现更快的计算机。施加磁场通常会缩小移动性，使这种设备无法使用某些应用。高磁场下的棕色Zak离费米蒙斯的高迁移率为在极端条件下运行的电子设备开辟了一种新的视角。

参考：Julien Barrier，Piranavan Kumaravapel，Roshan Krishna Kumar，La Ponomarenko，Na Xin，Matthew Holwill，Ciaran Mullan，MinSoo Kim，RV Gornachev，MD Thompson，JR普朗斯，JR普朗斯， T.Taniguchi，K.Watanabe，IV格里戈里维亚，Ks Novoselov，A. Mishchenko，Vi Fal'ko，AI Berdyugin，11月13日2020年11月13日，Nature Communications.doi：
10.1038 / s41467-020-19604-0