(Phys.org)—Een team van onderzoekers van de Universiteit van Californië, MIT, Lawrence Berkeley National Laboratory en het National Institute for Materials Science in Japan hebben afbeeldingen gemaakt van relativistische elektronen die vastzitten in grafeen-kwantumstippen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuurfysica het team beschrijft hoe ze deze prestatie hebben bereikt en waar ze van plan zijn om hun werk in de toekomst te gaan doen.

Terwijl de vele unieke eigenschappen van grafeen zich blijven ontvouwen, wetenschappers zoeken naar nieuwe manieren om ze te benutten en uiteindelijk te gebruiken. Een dergelijk gebruik zou kunnen zijn om elektronen te controleren om hun gebruik in apparaten op nanoschaal mogelijk te maken, wat ook onbedoeld zou kunnen leiden tot een dieper begrip van Dirac-fermionen. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben op dat gebied vooruitgang geboekt door een middel te bedenken om elektronen op te vangen en vast te houden en om afbeeldingen van het resultaat te maken.

Het verkrijgen van afbeeldingen van elektronengolfvormen was tot nu toe bijzonder moeilijk - vrijwel alle bestaande methoden hebben tot te veel defecten geleid. Om dergelijke problemen te omzeilen, de onderzoekers kozen voor een andere benadering om de elektronen te vangen. Ze creëerden eerst cirkelvormige pn-overgangen door spanning door de punt van een scanning tunneling-microscoop naar een grafeenmonster eronder te sturen. Tegelijkertijd, ze zetten ook spanning op een plak silicium onder het stuk grafeen, die werd gescheiden gehouden door een laag siliciumoxide en een vlok boornitride. Hierdoor veroorzaakte defecten in het boornitride om te ioniseren, waardoor ladingen naar het grafeen migreren.

Om afbeeldingen van die ladingen te maken, de onderzoekers plaatsten een scanning tunneling microscooppunt net boven het oppervlak van de quantum dot, waardoor de tunnelstroom kon worden gemeten - door de punt naar verschillende locaties te verplaatsen, konden meerdere metingen worden gedaan die, samen genomen, een afbeelding mogelijk maakten.

De nieuwe methode, stelt het team voor, kan worden gebruikt als basis voor het ontwikkelen van systemen die ingewikkelder zijn, zoals die met meerdere quantum dots. Ze zijn vervolgens van plan om met behulp van hun techniek te onderzoeken met dubbellaagse grafeenmonsters, die veel meer Dirac-ladingsdragers bevatten om te zien of ze reflecteren wanneer ze op de verwachte manieren op de pn-overgangsbarrière botsen.

© 2016 Fys.org