(Phys.org) - Une collaboration dirigée par des chercheurs du NIST Center for Nanoscale Science and Technology a montré pour la première fois que les porteurs de charge dans le graphène continuent de se comporter comme des particules sans masse. comme les photons, sur des plages de densité et d'énergie plus larges que celles précédemment mesurées ou modélisées.
Graphène, une seule couche d'atomes de carbone, est un matériau d'un grand intérêt scientifique et technologique en partie parce qu'il conduit les électrons à grande vitesse. Cependant, pour que le graphène tienne sa promesse en tant que composant des futurs appareils électroniques, il est important de comprendre à un niveau fondamental comment les porteurs de charge dans le matériau interagissent les uns avec les autres. Les chercheurs ont utilisé des mesures de spectroscopie à effet tunnel des niveaux d'énergie quantique magnétique des porteurs de charge de graphène pour déterminer les changements de vitesse des porteurs de charge.
À l'aide d'une technique développée par le CNST appelée « spectroscopie à effet tunnel à balayage par cartographie de grille », " les chercheurs ont mesuré les niveaux d'énergie alors qu'ils modifiaient la densité des porteurs dans le graphène en appliquant différents potentiels entre une grille conductrice et la feuille de graphène bidimensionnelle. Ils ont établi que les porteurs de graphène conservent une relation proportionnelle entre l'énergie et la quantité de mouvement - un "dispersion linéaire" caractéristique des particules sans masse - à travers une gamme étonnamment large d'énergies et de densités, des électrons aux trous. Ils ont également pu montrer que lorsque la densité de porteurs dans le graphène est abaissée, l'effet de chaque électron sur les autres électrons augmente, entraînant des vitesses plus élevées que prévu.
Ces résultats surprenants sont importants à la fois pour comprendre la physique des futurs dispositifs au graphène et parce qu'ils aideront à guider le développement de modèles théoriques plus précis des interactions entre les électrons dans les systèmes bidimensionnels.
