論文の概要: Tailoring coherent charge transport in graphene by deterministic defect generation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.04858v2
• Date: Thu, 12 Dec 2024 18:08:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-13 15:57:55.845195
• Title: Tailoring coherent charge transport in graphene by deterministic defect generation
• Title（参考訳）: 決定論的欠陥生成によるグラフェン中の配向コヒーレント電荷輸送
• Authors: Nicola Melchioni, Federico Paolucci, Paolo Marconcini, Massimo Macucci, Stefano Roddaro, Alessandro Tredicucci, Federica Bianco,
• Abstract要約: 我々は、位相整合電荷キャリア波を可能にするグラフェンに格子欠陥を導入する。 複数の電子ファブリペロキャビティは、周期的に相反する欠陥およびプリスタンナノストリップを作成することによって形成される。 欠陥ストライプはミラーを部分的に反射し、原始領域内で電荷キャリア波を共鳴的に閉じ込め、ファブリー・ペロー共振モードを生じさせる。 これらのコヒーレントな現象は、従来の単極性静電法で作られたファブリー・ペロー干渉計とは対照的に、電荷キャリアの両極性に対して最大30Kまで生き残る。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.136619420474766
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Harnessing the wave-nature of charge carriers in solid state devices, electron optics investigates and exploits coherent phenomena, in analogy with optics and photonics. Typically, this requires complex electronic devices leveraging macroscopically coherent charge transport in two-dimensional electron gases and superconductors. Here, collective coherent effects are induced in a simple counterintuitive architecture by defect engineering. Deterministically introduced lattice defects in graphene enable the phase coherent charge transport by playing the role of potential barriers, instead of scattering centres as conventionally considered. Thus, graphene preserves its quasi-ballistic quantum transport and can support phase-matched charge carrier waves. Based on this approach, multiple electronic Fabry-P\`erot cavities are formed by creating periodically alternating defective and pristine nano-stripes through low energy electron-beam irradiation. Indeed, defective stripes behave as partially reflecting mirrors and resonantly confine the charge carrier waves within the pristine areas, giving rise to Fabry-P\`erot resonant modes. These modes experimentally manifest as sheet resistance oscillations, as also confirmed by Landauer-B\"uttiker simulations. Moreover, these coherent phenomena survive up to 30 K for both polarities of charge carriers, contrarily to traditional monopolar electrostatically created Fabry-P\`erot interferometers. Our study positions defective graphene as an innovative platform for coherent electronic devices, with potential applications in nano and quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 固体デバイスにおける電荷キャリアの波状構造を損なうため、電子光学は光やフォトニクスと類似したコヒーレント現象を調査し、活用する。 通常、これは2次元の電子ガスと超伝導体におけるマクロコヒーレント電荷輸送を利用する複雑な電子デバイスを必要とする。 ここでは、集合的コヒーレント効果は欠陥工学によって単純な直観的アーキテクチャで誘導される。 グラフェンに決定論的に導入された格子欠陥は、従来考慮されていた散乱中心ではなく、電位障壁の役割を担い、位相コヒーレント電荷輸送を可能にする。 したがって、グラフェンは準弾道的な量子輸送を保ち、位相整合電荷キャリア波をサポートすることができる。 このアプローチに基づいて、低エネルギー電子ビーム照射により、周期的に相反する欠陥やプリスチンナノストリップを生成することにより、複数の電子ファブリ・ペロトキャビティを形成する。 実際、欠陥ストライプはミラーを部分的に反射し、プリステイン領域内で電荷キャリア波を共鳴的に閉じ込め、ファブリー・P・エロート共振モードを生じさせる。 これらのモードは、Landauer-B\"uttiker Simulationsでも確認されているように、シート抵抗振動として実験的に現れる。 さらに、これらのコヒーレントな現象は、従来の単極静電的に生成されたファブリー・P・エロト干渉計とは対照的に、電荷キャリアの両極性に対して最大30Kまで生き残る。 本研究は, 欠陥グラフェンをコヒーレント電子デバイスのための革新的なプラットフォームとして位置づけ, ナノ・量子技術への応用の可能性について検討する。

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