(Phys.org) – Ett team av forskare med University of California, MIT, Lawrence Berkeley National Laboratory och National Institute for Materials Science i Japan har skapat bilder av relativistiska elektroner fångade i grafenkvantprickar. I deras papper publicerad i tidskriften Naturfysik teamet beskriver hur de uppnådde denna bedrift och vart de planerar att ta sitt arbete i framtiden.

När de många unika egenskaperna hos grafen fortsätter att utvecklas, forskare söker nya sätt att utnyttja och så småningom använda dem. En sådan användning kan vara att kontrollera elektroner så att de kan användas i nanoskalade enheter, vilket också oavsiktligt kan leda till en djupare förståelse av Dirac-fermioner. I denna nya ansträngning, forskarna har gjort framsteg på det området genom att ta fram ett sätt att fånga och hålla elektroner och för att skapa bilder av resultatet.

Att få bilder av elektronvågformer har hittills varit särskilt svårt - praktiskt taget alla befintliga metoder har resulterat i för många defekter. För att komma runt sådana problem, forskarna tog ett annat tillvägagångssätt för att fånga elektronerna. De skapade först cirkulära p-n-korsningar genom att skicka spänning genom spetsen av ett skanningstunnelmikroskop ner till ett grafenprov nedan. På samma gång, de applicerade också spänning på en kiselplatta under grafenbiten, som hölls åtskilda av ett lager av kiseloxid och en flinga av bornitrid. Detta gjorde att defekter i bornitriden joniserades, vilket resulterar i att laddningar migrerar till grafenet.

För att skapa bilder av dessa avgifter, forskarna placerade en skannande tunnelmikroskopspets strax ovanför kvantpunktens yta, vilket gjorde det möjligt att mäta tunnelströmmen – att flytta spetsen till olika platser gjorde det möjligt att ta flera mätningar som tillsammans gjorde det möjligt att skapa en bild.

Den nya metoden, teamet föreslår, kan användas som grund för att utveckla system som är mer komplicerade, som de med flera kvantprickar. Därefter planerar de att undersöka hur de använder sin teknik med tvålagers grafenprover, som håller mycket fler Dirac-laddningsbärare för att se om de reflekterar när de träffar p-n-övergångsbarriären på förväntade sätt.

© 2016 Phys.org