Equipe de pesquisa obtém imagens 2D de alta resolução para dispositivos de grafeno sob alta pressão

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Zhang Zengming da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) combinou centros de vacância de nitrogênio (NV) em diamante com uma célula de bigorna de diamante (DAC) para obter imagens bidimensionais não invasivas e de alta resolução de densidade de corrente e gradiente de pressão para dispositivos de grafeno sob alta pressão.

O estudo da equipe foi publicado em Letras Nano.

Muitos materiais bidimensionais exibem ricas propriedades eletrônicas sob alta pressão, como supercondutividade induzida por pressão e transições de fase topológicas em grafeno de bicamada torcida (tBLG). No entanto, medições de resistência tradicionais ignoram informações espaciais cruciais, como correntes de borda topológicas, impurezas e defeitos, que desempenham papéis essenciais em muitos fenômenos físicos intrigantes.

Técnicas de imagem magnética existentes, como dispositivos de interferência quântica supercondutores (SQUID), são limitadas por condições experimentais complexas e resolução espacial finita, tornando-as desafiadoras para implementar sob alta pressão. Portanto, há uma necessidade urgente de desenvolver dispositivos experimentais capazes de imagens não invasivas e de alta resolução da densidade de corrente em dispositivos bidimensionais sob alta pressão.

Centros NV em diamante têm sido amplamente usados ​​para obter imagens de densidade de corrente bidimensionais sob pressão ambiente devido à sua alta sensibilidade e resolução espacial. Além disso, combinar centros NV com DAC permite imagens magnéticas de alta resolução sob alta pressão. Com base nisso, a equipe de pesquisa combinou com sucesso centros NV com DAC para obter imagens não invasivas e de alta resolução de densidade de corrente bidimensional sob alta pressão.

Além disso, eles reconstruíram a densidade de corrente vetorial bidimensional usando o campo magnético vetorial mapeado pela camada central NV próxima à superfície no diamante. As imagens de densidade de corrente retrataram com precisão e clareza a estrutura complexa do grafeno comprimido sob alta pressão, como a formação de rachaduras e buracos, e o fluxo de corrente. O mapa de distribuição espacial de pressão extraído do dispositivo de grafeno sob alta pressão fornece uma explicação razoável para a não uniformidade da densidade de corrente, como variações na resistência de contato e espessura.

Esta descoberta apresenta um novo caminho para explorar mudanças no transporte eletrônico e na condutividade em materiais bidimensionais e dispositivos eletrônicos sob alta pressão, bem como para avaliação não destrutiva de circuitos semicondutores.