Figure 1. Résultat du bruit de grenaille mesuré dans notre appareil. Un bruit de grenaille non nul dû au processus de partition électronique est observé dans le cas de la jonction p-n (points rouges). D'autre part, il n'apparaît aucun bruit dans le régime unipolaire (points bleus). Crédit :NIMS
Un groupe de chercheurs de l'Université d'Osaka, L'Université de Tokyo, Université de Kyoto, et le National Institute for Materials Science a effectué avec précision une mesure de la fluctuation du courant (« bruit de tir ») dans la jonction p–n du graphène dans le régime de Hall quantique.
Ce groupe a trouvé que le bruit de grenaille non nul apparaît dans le régime bipolaire de la jonction, tandis que le bruit est absent dans le régime unipolaire. Cela indique clairement que le processus de partition électronique existe aux états de bord co-propagatifs le long de la jonction p–n.
L'exploit de ce groupe, ce qui est cohérent avec la théorie prédite en 2008, donne des preuves microscopiques que les états de bord sont mélangés le long de la jonction pour la première fois. Il s'agit d'une étape importante vers la clarification de la nature unique du processus de partition électronique dans le graphène et la conception de dispositifs d'interféromètre électronique de type nouveau utilisant le graphène dans le régime de Hall quantique.
Les systèmes électroniques de Dirac sans masse tels que le graphène présentent un effet Hall quantique demi-entier distinct, et dans le régime de transport bipolaire, des états de bord co-propagatifs le long de la jonction p–n sont réalisés. En outre, ces états de bord sont mélangés uniformément à la jonction, ce qui en fait une structure unique pour partitionner les électrons dans ces états de bord.
Bien que de nombreux travaux expérimentaux aient abordé cette question, la dynamique microscopique de la partition électronique dans cette structure particulière reste incertaine. Ici, nous avons effectué des mesures de bruit de grenaille sur la jonction dans le régime de Hall quantique ainsi qu'à champ magnétique nul. Nous avons trouvé que, en contraste frappant avec le cas du champ zéro, le bruit de grenaille dans le régime Hall quantique est fini dans le régime bipolaire, mais est fortement supprimée dans le régime unipolaire. Notre observation est cohérente avec la prédiction théorique et donne des preuves microscopiques que les états de bord sont uniquement mélangés le long de la jonction p–n.
