Előadó: Nemes-Incze Péter (MTA EK MFA)
Előadás címe: Kvantumpötty grafénben: hogyan ragadjunk meg egy Dirac-elektront pásztázó alagútmikroszkóp segítségével
Időpont: 2017. február 21. (kedd) 10:00 (1 óra)
Helyszín: MTA Wigner FK SZFI, I. épület 1. emeleti Tanácsterem
Összefoglaló:
A hagyományos kétdimenziós elektrongázokban kialakított kvantumpöttyök lehetővé teszik egyetlen elektron manipulálását, alapvető kvantummechanikai kísérletekhez, vagy akár kvantumbitek létrehozása érdekében. Ezzel szemben, a grafén Dirac fermionként viselkedő töltéshordozóinak kvantumpöttybe való bezárása nagy nehézségekbe ütközik: a Klein-alagutazás megakadályozza a grafén töltéshordozóinak elektrosztatikus potenciálok segítségével való bezárását. Lehetséges megoldás, ha a grafénkristályt felszabdaljuk néhány nanométeres alakzatokba. Az ilyen nanoszerkezetek éleit atomi pontossággal kell kialakítani, különben a szélállapotok miatt kontrollálatlan töltéshordozó-lokalizációval nézünk szembe.
Előadásomban egy alternatív megoldást mutatok be Dirac-elektronok kvantumpöttybe zárására. Hexagonális bórnitrid hordozón fekvő grafénkristályt mágneses térbe helyezve, tiltott sávot lehet nyitni az elektronállapotokban, ami megakadályozza a Klein-alagutazást. Ekkor egy pásztázó alagútmikroszkóp tűjének elektrosztatikus potenciálja segítségével kontrolláltan lokalizálhatóak a grafén töltéshordozói. Az így kialakított „élmentes” kvantumpöttyök egyrészecske-szinttávolsága 4-10 meV, „völgyfelhasadása” 3 meV, és az elektrosztatikus energia ~10 meV. A kvantumpötty kialakulásának mechanizmusa, valamint egyrészecske-szinttávolságai kvantitatívan reprodukálhatóak szoros kötésű közelítésben. Kihasználva az STM tű mozgathatóságát, bemutatom, miként használható egy ilyen kvantumpötty a minta lokális potenciálfluktuációinak feltérképezésére.
N.M. Freitag, L.A. Chizhova, P. Nemes-Incze, C.R. Woods, R. V. Gorbachev, Y. Cao, A.K. Geim, K.S. Novoselov, J. Burgdörfer, F. Libisch, and M. Morgenstern, Nano Lett. 16, 5798 (2016).
Bővebb információk: http://www.szfki.hu/seminar
