ግራፊን ሱፐርኮንዳክቲቭ የበለጠ ማራኪ ነው! የቅርብ ጊዜ ግኝት: በግራፍ ውስጥ ያለው "አስማታዊ አንግል" ክልል ከሚጠበቀው በላይ ነው

በሳይንስ እና ኳንተም ፊዚክስ ሳይንስ ውስጥ የሞር ግርፋት እና ጠፍጣፋ ቀበቶዎች ባህሪ “Magic Angle” ጠማማ ባይየር ግራፊን (TBLG) የተጠማዘዘ ባይየር ግራፊን (TBLG) የሳይንስ ሊቃውንት ከፍተኛ ፍላጎት ነበረው ፣ ምንም እንኳን ብዙ ንብረቶች የጦፈ ክርክር ቢገጥማቸውም። በሳይንስ ፕሮግረስ ጆርናል ላይ በወጣው አዲስ ጥናት ኤሚሊዮ ኮሊዶ እና በዩናይትድ ስቴትስ እና ጃፓን የፊዚክስ እና የቁሳቁስ ሳይንስ ዲፓርትመንት ሳይንቲስቶች የላቀ ባህሪ እና ተመሳሳይነት በተጣመመ ቢላይየር ግራፋይን ውስጥ ተመልክተዋል። የሞት ኢንሱሌተር ግዛት ወደ 0.93 ዲግሪ ጠመዝማዛ አንግል አለው። ይህ አንግል በቀደመው ጥናት ከተሰላው "አስማታዊ አንግል" (1.1°) 15% ያነሰ ነው። ይህ ጥናት እንደሚያሳየው የተጠማዘዘ የቢላይየር ግራፊን "አስማት አንግል" ክልል ቀደም ሲል ከተጠበቀው በላይ ነው.

ይህ ጥናት በኳንተም ፊዚክስ ውስጥ ለሚተገበሩ አፕሊኬሽኖች በተጣመመ ቢላይየር ግራፋይን ውስጥ ያሉትን ጠንካራ የኳንተም ክስተቶችን ለመለየት ብዙ አዳዲስ መረጃዎችን ይሰጣል። የፊዚክስ ሊቃውንት “Twistronics”ን በግራፊን ውስጥ ሞይር እና ጠፍጣፋ ባንዶችን ለማምረት በአጎራባች ቫን ደር ዋልስ ንብርብሮች መካከል ያለው አንጻራዊ ጠመዝማዛ አንግል እንደሆነ ይገልጻሉ። ይህ ጽንሰ-ሀሳብ የአሁኑን ፍሰት ለማሳካት በሁለት-ልኬት ቁሳቁሶች ላይ በመመርኮዝ የመሣሪያ ባህሪያትን በከፍተኛ ሁኔታ ለመለወጥ እና ለማበጀት አዲስ እና ልዩ ዘዴ ሆኗል። የ"Twistronics" አስደናቂ ውጤት በተመራማሪዎቹ የአቅኚነት ስራ ምሳሌነት የተገለፀ ሲሆን ይህም ሁለት ባለ ነጠላ የግራፊን ንብርብሮች በ θ=1.1±0.1 ° "አስማታዊ አንግል" ጠመዝማዛ አንግል ላይ ሲደረደሩ በጣም ጠፍጣፋ ባንድ ይታያል። .

በዚህ ጥናት ውስጥ, በተጣመመ ቢላይየር ግራፊን (TBLG) ውስጥ, በ "አስማት አንግል" ላይ ያለው የሱፐርላቲስ የመጀመሪያ ማይክሮስትሪፕ (መዋቅራዊ ባህሪ) መከላከያ ደረጃ በከፊል ተሞልቷል. የምርምር ቡድኑ ይህ ሞት ኢንሱሌተር (ሱፐርኮንዳክቲንግ ባህሪያት ያለው ኢንሱሌተር) በመጠኑ ከፍ ያለ እና ዝቅተኛ የዶፒንግ ደረጃዎች ላይ የላቀ ባህሪን የሚያሳይ መሆኑን ወስኗል። የክፍል ዲያግራም በከፍተኛ የሙቀት ሽግግር የሙቀት መጠን (ቲሲ) እና በፌርሚ የሙቀት መጠን (Tf) መካከል ያለውን ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያሳያል። ይህ ጥናት በግራፊን ባንድ መዋቅር፣ ቶፖሎጂ እና ተጨማሪ "Magic Angle" ሴሚኮንዳክተር ስርዓቶች ላይ ከፍተኛ ፍላጎት እና ቲዎሬቲካል ክርክር አስገኝቷል። ከመጀመሪያው የንድፈ ሃሳባዊ ዘገባ ጋር ሲነጻጸር፣ የሙከራ ምርምር ብርቅ ነው እና ገና ተጀምሯል። በዚህ ጥናት ውስጥ, ቡድኑ በ "አስማት አንግል" የተጠማዘዘ ቢላይየር ግራፊን አግባብነት ያለው የኢንሱሌሽን እና የሱፐርኮንዳክሽን ግዛቶችን በማሳየት ላይ የማስተላለፊያ መለኪያዎችን አድርጓል.

ያልተጠበቀ የተዛባ አንግል 0.93 ± 0.01, ከተመሰረተው "Magic Angle" በ 15% ያነሰ, እንዲሁም እስከዛሬ የተዘገበው ትንሹ እና እጅግ በጣም ጥሩ ባህሪያትን ያሳያል. እነዚህ ውጤቶች እንደሚያመለክቱት አዲሱ የማዛመጃ ሁኔታ በ "Magic Angle" የተጠማዘዘ ቢላይየር ግራፊን, ከዋናው "አስማታዊ ማዕዘን" ያነሰ, ከግራፊን የመጀመሪያ ማይክሮሶፍት ባሻገር ሊታይ ይችላል. እነዚህን "አስማታዊ ቀንድ" የተጠማዘዘ ባለ ሁለትዮሽ ግራፊን መሳሪያዎችን ለመገንባት ቡድኑ "እንባ እና ቁልል" ዘዴን ተጠቅሟል። ባለ ስድስት ጎን boron nitride (BN) ንብርብሮች መካከል ያለው መዋቅር የታሸገ ነው; ከCR/Au (ክሮሚየም/ወርቅ) የጠርዝ እውቂያዎች ጋር ከተጣመሩ በርካታ ሽቦዎች ጋር ወደ ሃውል ሮድ ጂኦሜትሪ ንድፍ ተዘጋጅቷል። መላው የ"Magic Angle" የተጠማዘዘ ባለ ሁለትዮሽ ግራፊን መሳሪያ የተሰራው እንደ የኋላ በር ሆኖ በሚያገለግለው የግራፊን ንብርብር ላይ ነው።

ሳይንቲስቶች በፓምፕ HE4 እና HE3 ክሪስታትስ ውስጥ ያሉትን መሳሪያዎች ለመለካት መደበኛ ቀጥተኛ ጅረት (ዲሲ) እና ተለዋጭ ጅረት (AC) የመቆለፍ ቴክኒኮችን ይጠቀማሉ። ቡድኑ በመሳሪያው ቁመታዊ የመቋቋም (Rxx) እና በተዘረጋው የጌት ቮልቴጅ (VG) ክልል መካከል ያለውን ግንኙነት መዝግቦ መግነጢሳዊ መስክ B በ 1.7K የሙቀት መጠን ያሰላል። አነስተኛ ኤሌክትሮን-ሆል asymmetry የ"Magic Angle" ጠማማ ባለ ሁለትዮሽ ግራፊን መሳሪያ ተፈጥሯዊ ባህሪ እንደሆነ ተስተውሏል። በቀደሙት ሪፖርቶች እንደታየው ቡድኑ እነዚህን ውጤቶች መዝግቦ እስካሁን ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን ሪፖርቶች ዘርዝሯል። ባህሪው "Magic Angle" የቢላይየር ግራፊን መሳሪያውን ዝቅተኛውን የቶርሽን አንግል ያዞራል። የላንዳው አድናቂዎች ሰንጠረዥን በጥልቀት በመመርመር ተመራማሪዎቹ አንዳንድ ጉልህ ባህሪያትን አግኝተዋል።

ለምሳሌ፣ የግማሽ ሙሌት ጫፍ እና የላንዳው ደረጃ ባለ ሁለት እጥፍ ብልሹነት ቀደም ሲል ከታዩት የአፍታ መሰል መከላከያ ግዛቶች ጋር ይጣጣማሉ። ቡድኑ የተጠጋጋ ስፒን ሸለቆ SU(4) እና አዲስ የኳሲ-ቅንጣት የፌርሚ ገጽ ምስረታ ሲምሜትሪ መቋረጥ አሳይቷል። ይሁን እንጂ ዝርዝሮቹ የበለጠ ዝርዝር ምርመራ ያስፈልጋቸዋል. ከቀደምት ጥናቶች ጋር ተመሳሳይ የሆነ Rxx (ርዝመታዊ ተቃውሞ) የጨመረው የሱፐርኮንዳክቲቭ ገጽታም ታይቷል. ከዚያም ቡድኑ የሱፐርኮንዳክሽን ደረጃን ወሳኝ የሙቀት መጠን (ቲሲ) መርምሯል. በዚህ ናሙና ውስጥ ለሱፐርኮንዳክተሮች ተስማሚ የሆነ ዶፒንግ መረጃ ስላልተገኘ፣ ሳይንቲስቶች እስከ 0.5 ኪ.ሜ የሚደርስ ወሳኝ የሙቀት መጠን ወስደዋል። ነገር ግን እነዚህ መሳሪያዎች ከግዙፉ ሁኔታ ግልፅ መረጃን እስኪያገኙ ድረስ ውጤታማ አይደሉም። የሱፐር-ኮንዳክሽን ሁኔታን የበለጠ ለመመርመር, ተመራማሪዎቹ የመሳሪያውን ባለአራት-ተርሚናል ቮልቴጅ-የአሁኑ (VI) ባህሪያት በተለያዩ ተሸካሚዎች ይለካሉ.

የተገኘው ተቃውሞ እንደሚያሳየው ሱፐር ጅረት በትልቁ ጥግግት ክልል ውስጥ እንደሚታይ እና ትይዩ መግነጢሳዊ መስክ ሲተገበር የሱፐር አሁኑን መጨቆን ያሳያል። በጥናቱ ውስጥ ስለታየው ባህሪ ግንዛቤ ለማግኘት ተመራማሪዎቹ የቢስትሪትዘር-ማክዶናልድ ሞዴልን እና የተሻሻሉ መለኪያዎችን በመጠቀም የ "Magic Angle" ጠማማ ባለ ሁለትዮሽ ግራፊን መሳሪያን የሞይር ባንድ መዋቅር ያሰላሉ። የ "Magic Angle" አንግል ካለፈው ስሌት ጋር ሲነጻጸር, የተሰላው ዝቅተኛ ኃይል ሞይር ባንድ ከከፍተኛ የኃይል ባንድ አይገለልም. ምንም እንኳን የመሳሪያው ጠመዝማዛ አንግል በሌላ ቦታ ከሚሰላው “አስማታዊ አንግል” አንግል ያነሰ ቢሆንም፣ መሳሪያው ከቀደምት ጥናቶች (Mort insulation and superconductivity) ጋር በጥብቅ የተገናኘ ክስተት አለው፣ ይህም የፊዚክስ ሊቃውንት ያልተጠበቀ እና ሊቻል የሚችል ነው።

በትልቅ እፍጋቶች (በእያንዳንዱ ጉልበት ላይ የሚገኙትን የግዛቶች ብዛት) ባህሪን የበለጠ ከተገመገመ በኋላ, በሳይንቲስቶች የተመለከቱት ባህሪያት አዲስ ብቅ ካሉት ተያያዥነት ያላቸው የንጽህና ግዛቶች ጋር ተያይዘዋል. ለወደፊቱ፣ የግዛቶች ጥግግት (DOS) የበለጠ ዝርዝር ጥናት የሚካሄደው የኢንሱሌሽን ሁኔታን ለመረዳት እና እንደ ኳንተም ስፒን ፈሳሾች ሊመደቡ እንደሚችሉ ለማወቅ ነው። በዚህ መንገድ ሳይንቲስቶች ከሞክስ መሰል ኢንሱሌሽን ግዛት አጠገብ ባለው የተጠማዘዘ ቢላይየር ግራፊን መሳሪያ በትንሽ ጠመዝማዛ አንግል (0.93°) ላይ ሱፐርኮንዳክቲቭን ተመልክተዋል። ይህ ጥናት እንደሚያሳየው እንደዚህ ባሉ ትናንሽ ማዕዘኖች እና ከፍተኛ እፍጋቶች ላይ እንኳን, የኤሌክትሮኖች ግንኙነት በሞይር ባህሪያት ላይ ያለው ተጽእኖ ተመሳሳይ ነው. ለወደፊቱ, የኢንሱሌሽን ደረጃ ሽክርክሪት ሸለቆዎች ይማራሉ, እና አዲስ የሱፐርኮንዳክሽን ደረጃ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያጠናል. የሙከራ ምርምር የዚህን ባህሪ አመጣጥ ለመረዳት ከቲዎሬቲክ ጥረቶች ጋር ይደባለቃል.