Electronic transport properties in nano- and micro-engineered graphene structures

Datum: 24 mei 2017

Locatie: UAntwerpen, Campus Middelheim, A.143 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Middelheim)

Tijdstip: 16 uur

Promovendus: Slavisa Milovanovic

Promotor: Fran├žois Peeters

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Slavisa Milovanovic - Faculteit Wetenschappen, Departement Fysica



Abstract

Grafeen toont fascinerende nieuwe eigenschappen die het onderscheiden van andere materialen. De elektronen bootsen relativistische deeltjes na die eerder door de Dirac- dan door de Schrödinger-vergelijking beschreven worden. Een interessant verschijnsel als gevolg van deze relativistische aard is de aanwezigheid van Klein-tunneling. Stroomdragers in grafeen kunnen namelijk een potentiaalbarrière van eender welke hoogte en breedte overwinnen wanneer ze deze loodrecht benaderen, hetgeen het onmogelijk maakt om de elektronen op te sluiten. Een belangrijk gevolg van Klein-tunneling is het verschijnen van ‘slang’-toestanden in de aanwezigheid van een magnetische veld. De slangtoestanden verschijnen in p-n juncties van grafeen als de stroomdragers een tekenverandering van de Lorentz-kracht ondervinden.

Deze kracht buigt de elektronen die van de ene kant van de junctie bewegen in tegengestelde richting en de resulterende elektronbaan  zal lijken op een slangachtig pad. Bijgevolg zijn Klein-tunneling en slangtoestanden altijd aanwezig in p-n juncties van grafeen. Het doel van dit werk is het beantwoorden van de vraag: hoe belangrijk is  de invloed van deze fenomenen op het elektrisch transport in multiterminale systemen van grafeen? We proberen ze te begrijpen en in een voordeel om te buigen. Daartoe gebruiken we zowel klassieke als kwantummechanische methoden om de fysische processen in micro- en nanoscopische grafeensystemen te simuleren.

Door de negatieve refractie kunnen we de grafeen met een p-n junctie bovendien gebruiken om elektronen tot een punt te focussen, zoals licht gefocust wordt door een lens. Dit staat bekend als het Veselago-lens-effect en de robuustheid van dit effect wordt in detail bestudeerd. In de loop van dit werk bestuderen we het effect van zowel echte als pseudomagnetische velden. Het pseudomagnetisch veld ontstaat als gevolg van deformatie van het grafeensample. Het is bijzonder interessant omdat we op deze manier pseudomagnetische velden kunnen genereren van de orde van enkele honderden tesla’s. We onderzoeken hoe de weerstand verandert in de aanwezigheid van gedeformeerde delen met verschillende profielen. De gepresenteerde resultaten zijn heel belangrijk voor de experimentele realisatie van elektronische toestellen gebaseerd op multiterminale grafeensystemen.



Url: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen