Комбинирайки нано-SQUID на върха със сканиращи измервания на портата в фазата на квантовата зала на графен, ние успяхме да измерим и идентифицираме отделно процесите на работа и разсейване на топлината. Измерванията показват, че разсейването се управлява от кръстосана връзка между двойки с противоположно размножаване на канали надолу и нагоре по течението, които се появяват на графенови граници поради реконструкция на ръба.
Вместо локално нагряване на Joule, обаче, механизмът на дисипиране включва два различни и пространствено разделени процеса. Процесът, генериращ работата, който директно изобразяваме и включващ еластично тунелиране на носители на заряд между квантовите канали, определя транспортните свойства, но не генерира локална топлина.
Процесът на генериране на топлина и ентропия, независимо от визуализацията, се появява нелокално при нееластично резонансно разсейване на отделни атомни дефекти по графеновите ръбове (виж също предишната ни работа), като същевременно не засяга транспорта. Нашите открития предлагат ключов поглед върху механизмите, прикриващи истинската топологична защита и предлагат места за проектиране на по-стабилни квантови състояния за приложения на устройства. По-долу са описани последователности от сканирания, измерени на различни графенови устройства при 4.2 K.
Поредица от сканиращи образи на затворите на четирипробното съпротивление Rxx (r) в увеличен регион по протежение на горната граница на същата проба като във видео 1. Rxx (r) = Vxx (r) / Idc се записва като функция на позицията на върха r за различни напрежения на задната врата Vbg. Тук инжектираната обща мощност е по-малка в сравнение с видео 1. Пунктираната хоризонтална линия обозначава горния ръб на пробата.
Видео V3 показва пример за еволюцията на едновременно придобитите термични и сканиращи изображения Rxx (r) при различна Vpg. За този висок Vtg (6 V) "ентропийните пръстени" и "функциите, подобни на работната дъга", са лесно разрешени. Пръстените, дължащи се на излъчване на фонони при атомните дефекти, се наблюдават в термичните изображения по целия периметър на графена, видими под формата на остри пръстени с по-малък диаметър. Те се захранват от отдалечения работен процес, дори когато последните са изместени значително от краищата чрез потенциала на плунжерната порта. Тези пръстени са невидими в Rxx (r) изображенията, тъй като процесите на разсейване не причиняват разсейване на носача назад. По-големите характеристики на „дъга“ на работната дъга ясно се визуализират в Rxx (r) изображенията (светлосиньо до червено), разкриващи генерацията на работата чрез обратното разсейване на носача. Тъй като работата причинява нелокално нагряване, тези характеристики се наблюдават и в топлинните изображения под формата на ореоли по външните им контури.
Забележително е, че съпротивлението, предизвикано от върха, може да бъде изключително голямо, Rxx (r) ≫R0, като Rxx (r) -R0 достига няколко kΩ и до 20 kΩ на нулевото ниво на Landau. Въпреки много голямата си стойност, откриваме, че Rxx (r) е по същество независим от тока, както е показано във Video V4. Тук променливотоковият ток Iac се променя с повече от два порядъка от 10 nA до 1,4 µA само с малка промяна в Rxx (r). Настоящият независим Rxx (r) предполага, че получената работа и нелокалното разсейване на топлината се увеличават квадратично с Iac. Всъщност вторият хармоничен термичен сигнал във Video V4 е под нашата чувствителност при ниски токове и нараства квадратично с тока. Обърнете внимание, че острите термични пръстени в изображенията при повишени токове са далеч от "работните" дъговидни шарки, видими както в термични, така и в Rxx (r) сканиране.
Видео V5 показва пример за еволюцията на Rxx (r) при промяна на V_tg при неутрален бутал и много нисък ток на Iac = 10 nA. Отрицателният Vtg причинява натрупване на дупки под върха, но това няма забележим ефект. Това е така, защото натрупването на дупки вече има по краищата и увеличаването на това натрупване в много малък регион не влияе (намалява) на обратното разсейване значително. Тъй като Vtg се увеличава до малки положителни стойности, индуцираното изчерпване на натрупването на дупката причинява компресия на каналите за размножаване, което води до засилено обратното разсейване и появата на съответните характеристики в R_xx (r), които разкриват местата на най-доминиращите места на разсейване. Когато Vtg стане достатъчно голям (напр. 1,75 V), за да отсече двойките канали, които се противодействат, увеличеният Rxx (r) става видим по целия ръб на пробата, където присъстват нетопологичните канали, показвайки силно неразбрана структура. За Vtg≳ 3 V се образуват подобни на дъгата характеристики, които се увеличават в диаметър и стават много фини при по-нататъшно увеличаване на Vtg. В този случай под върха се оформя джоб, легиран с n. При висок Vtg този джоб ще съдържа редица нива на Landau с ръбови канали, силно компресирани спрямо потенциала на стръмния ръб, очевидно причинява засилено обратното разсейване между каналите от резонансните състояния при отделните атомни дефекти. Дъгите са много фини при приложен малък ток от 10 nA и стават по-размити при по-големи токове.
تعليقات
إرسال تعليق