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《魔角石墨烯隧道器件中的高度可调结和非局域约瑟夫森效应》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2021-05-09

  • 自然于2021年5月03日发布关于石墨烯的内容，文章指出魔角扭曲双层石墨烯(MATBG)是近年来出现的一种高度可调的二维材料平台，具有多种相，如金属态、绝缘体态和超导体态。对这些相的局部静电控制可以使以前在其他单一材料平台上无法实现的多用途量子器件的创造成为可能。在这里，我们在MATBG中设计约瑟夫森结和隧道晶体管，完全由静电门定义。我们的多门控器件几何结构提供了弱链、屏障和隧道电极的独立控制。这些纯二维的MATBG Josephson结在磁场中表现出非局部电动力学，与超薄超导体的Pearl理论一致。利用MATBG的固有带隙，我们还在相同的MATBG器件中演示了单片边缘隧穿光谱，并测量了MATBG在超导阶段的能谱。此外，通过诱导双势垒几何，器件可以作为一个单电子晶体管运行，显示库仑封锁。由于在单一材料中包含多种功能，这些MATBG隧道装置可以应用于石墨烯基可调谐超导量子位、片上超导电路和电磁传感。

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  • 《石墨烯隧道结:超过断点》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2018-09-20
    • 分子电子学是一个新兴的研究领域，其目标是将单个分子整合为电子器件中的活性元素。获得分子连接处电荷传输特性的完整图像是实现纳米级功能的第一步。来自代尔夫特理工大学的研究人员现在已经研究了一种新型系统——石墨烯机械断裂结中的电荷传输，这是首次允许直接实验观察双层石墨烯中量子干涉效应作为纳米位移函数的实验。这个新平台可能被用于生物分子的电子指纹，从DNA到蛋白质，这反过来可以对疾病的诊断和治疗有重要的意义。这项研究部分由石墨烯旗舰项目资助。 将两个电极分开的纳米片被设想为下一代传感技术的基础。目的是利用量子电子隧穿作为传感原理，直接探测捕获在纳米ogap中的目标分子的电子结构。石墨烯是六边形晶格中碳原子的单层，它结合了电子传感器材料的许多要求:高导电性、原子厚度、柔韧性、空气和液体中的化学惰性、机械强度，以及与标准平版印刷技术的兼容性。 在代尔夫特的卡夫里纳米科学研究所，一个研究小组正在开发基于石墨烯的机械控制断裂连接(MCBJs)，它允许在亚纳米尺度上形成大小可调的隧道缺口，也就是说，大小可以根据生物分子的大小进行调整。 思想的差距 MCBJ实验在概念上非常简单。该装置由柔性金属基板支撑的石墨烯蝴蝶结结构组成。基体逐渐弯曲，导致石墨烯拉伸。石墨烯桥最终断裂，形成纳米级的缺口。重要的是，在1000次开闭循环中，结电导可以逆变交换近6个数量级;也就是说，它就像一个电子开关，可以机械地开关。令人印象深刻的机械稳定性允许收集统计上重要的数据，捕获不同时间和不同环境(例如，不同的分子方向，在空气，真空，液体)下节点的各种行为。 在与西班牙奥维耶多大学Jaime Ferrer教授领导的理论小组的合作中，研究人员还证实了在室温下空气中测量时电子波的干扰。这一发现对于基础物理学和石墨烯作为机电开关或生物传感平台的未来应用都是重要的一步。 电子指纹 石墨烯MCBJ是一种独特的装置，一方面是研究室温下量子输运的模型系统，另一方面是探测高分辨率生物分子的强大传感工具。研究人员目前正在探索该平台在生物分子(包括氨基酸和短肽)的电子指纹识别方面的潜力:其目的是根据分子的电子结构来区分具有轻微化学差异的分子，当分子被困在纳米板中时，分子就可以“读”出来。这将为“基于隧道的”石墨烯生物传感提供第一步，石墨烯是代尔夫特理工大学量子和生物科学系令人信服的设想。 ——文章发布于2018年9月18日
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  • 《多层魔角石墨烯中获得更高的超导性》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2022-10-17
    • 2022年9月29日，美国加州理工学院沃森应用物理实验室Stevan Nadj-Perge等人在Science发表最新成果，Promotion of superconductivity in magic-angle graphene multilayers，在多层魔角石墨烯中获得了更高的超导性。 许多石墨烯超晶格结构都实现了量子电子相位的丰富相图，但到目前为止，坚固的超导性是扭曲双层石墨烯（TBG）和扭曲三层石墨烯（TTG）所独有的。值得注意的是，与TBG相比，TTG表现出更大的电场可调性，泡利极限破坏，以及更强耦合超导性。虽然这些观察到的差异可以作为识别这些系统超导起源的线索，但识别真正通用特征的能力最终受到缺乏坚固的超导莫尔材料的限制，这表明进一步的进展在于发现其他莫尔超导系统。 作者证明，将扭曲的三层、四层和五层石墨烯制成的魔角器件放在单层二硒化钨（WSe2）上，表现出flavor极化和超导性。作者还观察到在有限电位移场产生的三层和四层中的绝缘态。随着层数的增加，超导性在增强的填充因子范围内出现，在五层中，它远远超出了每个莫尔单胞四个电子的填充。也就是说，随着层数从三层增加到五层，扭曲石墨烯多层结构中的超导性越来越占主导地位。 该结果强调了平带和更分散带之间的相互作用能够扩展石墨烯莫尔超晶格中的超导区域。这种扩展有望解决与这些系统中配对机制的性质相关的持续问题，并为开发新的石墨烯超导体及其应用提供了指导。
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