通过扩散、高密度、片上掺杂在单层石墨烯 Lifshitz 相变处实现质量反转
介观与纳米尺度物理
2024-04-12 v1
摘要
用于电荷输运测量的实验装置通常与化学掺杂所需的超高真空条件不兼容，限制了可通过输运方法研究的载流子密度。包括介电门控和离子液体门控在内的场效应方法所实现的载流子密度过低，不足以诱导电子相变。为了弥合这一差距，我们开发了一种集成倒装芯片方法，通过在扩散区利用碱金属蒸气对石墨烯进行掺杂，适用于超高电荷 carrier 密度下的电荷输运测量。我们将一个铯液滴引入充满惰性气体的密封腔体中，通过铯原子在石墨烯表面的扩散、吸附和电离过程对单层石墨烯样品进行掺杂，并通过原位霍尔测量监测到超过 的电子密度。该密封组件具有抗氧化稳定性，使得能够测量电荷输运随温度和磁场的变化。通过霍尔效应观察到了回旋质量反转，这表明与单层石墨烯双曲 点处的 Lifshitz 相变相关的费米面几何形状发生了改变。透明的石英基底还充当光学窗口，使得能够进行非共振拉曼散射。我们的研究结果表明，此前仅限于超高真空的化学掺杂，可以在惰性气体环境下的环境压力扩散区中应用，从而能够在标准低温环境中进行电荷输运研究。
引用
@article{arxiv.2401.08051,
title = {Mass inversion at the Lifshitz transition in monolayer graphene by diffusive, high-density, on-chip, doping},
author = {Ayse Melis Aygar and Oliver Durnan and Bahar Molavi and Sam N. R. Bovey and Alexander Grüneis and Thomas Szkopek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.08051},
year = {2024}
}