論文の概要: Electric imaging and dynamics of photo-charged graphene edge
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.14942v1
- Date: Mon, 23 Sep 2024 11:53:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-26 15:15:39.779056
- Title: Electric imaging and dynamics of photo-charged graphene edge
- Title（参考訳）: 光チャージグラフェンエッジの電気イメージングとダイナミクス
- Authors: Zhe Ding, Zhousheng Chen, Xiaodong Fan, Weihui Zhang, Jun Fu, Yumeng Sun, Zhi Cheng, Zhiwei Yu, Kai Yang, Yuxin Li, Xing Liu, Pengfei Wang, Ya Wang, Jianhua Jiang, Hualing Zeng, Changgan Zeng, Guosheng Shi, Fazhan Shi, Jiangfeng Du,
- Abstract要約: フローティンググラフェンフレークの実空間走査マップは、空間分解能が$sim$10 nmで取得された。
電場のリアルタイム追跡は、光熱イオン放出過程と放出された電子の再結合過程を検出した。
本研究は,グラフェンを用いた一次元ゲートとナノスケール実空間イメージングを用いた光エレクトロニクスの新しい視点を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.52088793247724
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The one-dimensional side gate based on graphene edges shows a significant capability of reducing the channel length of field-effect transistors, further increasing the integration density of semiconductor devices. The nano-scale electric field distribution near the edge provides the physical limit of the effective channel length, however, its imaging under ambient conditions still lacks, which is a critical aspect for the practical deployment of semiconductor devices. Here, we used scanning nitrogen-vacancy microscopy to investigate the electric field distribution near edges of a single-layer-graphene. Real-space scanning maps of photo-charged floating graphene flakes were acquired with a spatial resolution of $\sim$ 10 nm, and the electric edge effect was quantitatively studied by analyzing the NV spin energy level shifts due to the electric Stark effect. Since the graphene flakes are isolated from external electric sources, we brought out a theory based on photo-thermionic effect to explain the charge transfer from graphene to oxygen-terminated diamond probe with a disordered distribution of charge traps. Real-time tracing of electric fields detected the photo-thermionic emission process and the recombination process of the emitted electrons. This study provides a new perspective for graphene-based one-dimensional gates and opto-electronics with nanoscale real-space imaging, and moreover, offers a novel method to tune the chemical environment of diamond surfaces based on optical charge transfer.
- Abstract（参考訳）: グラフェンエッジに基づく一次元側ゲートは、電界効果トランジスタのチャネル長を低減し、半導体デバイスの統合密度を増大させる重要な機能を示す。
エッジ近傍のナノスケール電界分布は、有効チャネル長の物理的限界を与えるが、その周囲条件下での撮像は依然として欠如しており、半導体デバイスを実用化するための重要な側面である。
ここでは, 走査型窒素空孔顕微鏡を用いて, 単層グラフェンの端近傍の電界分布を解析した。
空間分解能は10 nm$\sim$10 nmであり, 電気スターク効果によるNVスピンエネルギーレベルシフトの解析により電気エッジ効果を定量的に検討した。
グラフェンフレークは外部電気源から分離されるため, 電荷トラップの分散分布が乱れ, グラフェンから酸素終端ダイヤモンドプローブへの電荷移動を説明するために, 光熱イオン効果に基づく理論を導出した。
電場のリアルタイム追跡は、光熱イオン放出過程と放出された電子の再結合過程を検出した。
本研究は, グラフェンを用いた一次元ゲートとナノスケール実空間イメージングを用いた光学エレクトロニクスの新しい視点を提供するとともに, 光電荷移動に基づくダイヤモンド表面の化学環境の調整方法を提案する。
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