Superstroom in grafeen gaat uit zijn dak
Meer informatie
Contactperso(o)n(en): Anita van Stel
Weblocatie: http://www.fom.nl/live/nieuws/archief_persberichten/persberichten2015/artikel.pag?objectnumber=304574
printerversie
29 juli 2015, 2015/25
Superstroom in grafeen gaat uit zijn dak
Onderzoekers van de Stichting FOM, de TU Delft en de Universiteit Leiden hebben in grafeen superstromen geobserveerd die heen en weer kaatsen tussen de randen van het grafeen zonder verstrooiing onderweg. Superstromen zijn elektrische stromen die lopen zonder weerstand. Ze kunnen in grafeen
geinduceerd worden door het grafeen in contact te brengen met een supergeleidend materiaal. Met deze hybride ballistische supergeleider-grafeen devices wordt het mogelijk om de unieke fysica bestuderen die voortkomt uit de interactie van relativistische deeltjes in grafeen en supergeleiding.
De resultaten zijn op 27 juli online gepubliceerd in het vakblad Nature Nanotechnology.
Figuur 1. Sandwich van grafeen-boornitride
vergroten Figuur 1. Sandwich van grafeen-boornitride
Een grafeen-boornitride sandwich met supergeleidende contacten gemaakt van molybdenum rhenium (MoRe).
Figuur 2. Periodieke oscillaties in de superstroom
vergroten Figuur 2. Periodieke oscillaties in de superstroom
Periodieke oscillaties in de superstroom door de interferentie van elektrongolven.
Ultraschoon grafeen
Grafeen van hoge kwaliteit is cruciaal voor het functioneren van dergelijke devices. Doordat grafeen maar een atoom dik is, is het extreem gevoelig voor zijn omgeving. Tijdens typische nanofabricageprocessen wordt het grafeen blootgesteld aan diverse polymeren en chemicalien, die makkelijk aan
het grafeen blijven hangen en het daarmee vervuilen. Daardoor gaat de elektronische kwaliteit van het grafeen achteruit.
Om dit te voorkomen, pakken onderzoekers het grafeen in tussen twee dunne laagjes boornitride - een isolator die perfect glad is. Door deze sandwichtechniek wordt het grafeen afgeschermd van de buitenwereld en blijft het netjes intact. Daarna worden de laagjes in de gewenste vorm gesneden en
het grafeen langs de zijkant met een supergeleidend materiaal in contact gebracht.
Een spiegel voor elektronengolven
Wanneer licht tussen twee spiegels heen en weer kaatst, ontstaan door interferentie maxima en minima in de lichtintensiteit. Op een analoge manier zagen de wetenschappers een interferentiepatroon doordat elektronengolven in grafeen heen en weer gereflecteerd werden bij de contacten met de
supergeleider. Een dergelijk interferentiepatroon is alleen zichtbaar in extreem schoon grafeen dat zich ballistisch gedraagt, wat betekent dat elektronen niet alle kanten op gaan door verstrooiing aan defecten en onzuiverheden. Wanneer het grafeen supergeleidend wordt, is dit ballistische
effect zichtbaar als een oscillatie van de maximale superstromen. Dit is de eerste directe observatie van ballistische interfererende superstromen in een tweedimensionaal systeem.
Meer informatie
Voor meer informatie kunt u contact opnemen met prof. L.M.K. Vandersypen, Quantum Transport, 015 27 82 469.
Referentie
Artikel: Ballistic Josephson junctions in edge-contacted graphene (DOI 10.1038/nnano.2015.156).