双极性石墨烯微腔中栅极可调的韦塞拉戈干涉
介观与纳米尺度物理
2022-11-23 v1
摘要
单层石墨烯中的相对论性载流子可以像传统光学(电子光学)那样被操控：角度依赖的克莱因隧穿使电子束准直(类似于激光)，而韦塞拉戈折射过程使其聚焦(类似于光学透镜)。这两种过程此前均已被研究，但即便在最先进的弹道 pn 结器件中，准直与聚焦效率也相对较低。这些限制阻碍了基于电子光学干涉的更先进量子器件的实现，而对其潜在物理机制的理解仍不明确。在此，我们提出了一种由精心设计的局部应变与静电场定义的石墨烯微腔新器件架构。我们在零磁场下利用微腔中连续的韦塞拉戈折射产生了受控的电子光学干涉过程，并通过低温电输运测量提供了直接实验证据。实验观测到的一阶、二阶和三阶干涉峰与微腔中的韦塞拉戈物理定量吻合。此外，我们展示了外磁场导致的干涉退相干，此时回旋半径变得与干涉长度尺度相当。在电子光学应用方面，我们利用韦塞拉戈干涉来局域化未准直电子，并表征其在进一步提高准直效率中的贡献。我们的工作为相对论性单粒子物理提供了新见解，并为基于电子动量与轨迹相干操控的下一代量子器件提供了重要的技术改进。
引用
@article{arxiv.2106.09651,
title = {Gate-tunable Veselago Interference in a Bipolar Graphene Microcavity},
author = {Xi Zhang* and Wei Ren* and Elliot Bell and Ziyan Zhu and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Efthimios Kaxiras and Mitchell Luskin and Ke Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.09651},
year = {2022}
}