የግራፊን ሱፐርኮንዳክቲቭነት የበለጠ ማራኪ ነው! የቅርብ ጊዜ ግኝት፡ በግራፊን ውስጥ ያለው "አስማታዊ አንግል" ክልል ከሚጠበቀው በላይ ነው

“ማጂክ አንግል” ትዊዝ ባይሌየር ግራፊን (TBLG) በተሰኘው የሳይንስ እና የኳንተም ፊዚክስ ሳይንስ ውስጥ የሞህር ስትሪፕስ እና ጠፍጣፋ ቀበቶዎች ባህሪ ከሳይንቲስቶች ከፍተኛ ፍላጎት ስቧል፣ ምንም እንኳን ብዙ ባህሪያት ሞቅ ያለ ክርክር ቢገጥማቸውም። በሳይንስ ፕሮግረስ ጆርናል ላይ በታተመ አዲስ ጥናት፣ ኤሚሊዮ ኮሌዶ እና በዩናይትድ ስቴትስ እና ጃፓን የሚገኙ የፊዚክስ እና የቁሳቁስ ሳይንስ ዲፓርትመንት ውስጥ ያሉ ሳይንቲስቶች በተጠማዘዘ ባይሌየር ግራፊን ውስጥ ሱፐርኮንዳክቲቭነትን እና ተመሳሳይነትን ተመልክተዋል። የሞት ኢንሱሌተር ሁኔታ 0.93 ዲግሪ ያህል የተጠማዘዘ አንግል አለው። ይህ አንግል በቀደመው ጥናት ከተሰላው “ማጂክ አንግል” አንግል (1.1°) 15% ያነሰ ነው። ይህ ጥናት የተጠማዘዘ ባይሌየር ግራፊን “ማጂክ አንግል” ክልል ቀደም ሲል ከተጠበቀው በላይ መሆኑን ያሳያል።

ይህ ጥናት በኳንተም ፊዚክስ ውስጥ ጥቅም ላይ እንዲውሉ የተጠማዘዘ ባለሁለት ሽፋን ግራፊን ውስጥ ያሉትን ጠንካራ የኳንተም ክስተቶች ለመረዳት ብዙ አዳዲስ መረጃዎችን ይሰጣል። የፊዚክስ ሊቃውንት “ትዊስትሮኒክስ”ን በግራፍን ውስጥ ሞይሬ እና ጠፍጣፋ ባንዶችን ለማምረት በአጠገብ ባለው የቫን ደር ዋልስ ንብርብሮች መካከል ያለው አንጻራዊ የመታጠፊያ አንግል አድርገው ይገልጻሉ። ይህ ጽንሰ-ሀሳብ የአሁኑን ፍሰት ለማሳካት በሁለት-ልኬት ቁሳቁሶች ላይ በመመስረት የመሣሪያ ባህሪያትን በከፍተኛ ሁኔታ ለመለወጥ እና ለማበጀት አዲስ እና ልዩ ዘዴ ሆኗል። የ “ትዊስትሮኒክስ” አስደናቂ ውጤት በተመራማሪዎቹ አቅኚ ሥራ ውስጥ ተምሳሌት ሆኗል፣ ሁለት ነጠላ-ንብርብር ግራፊን ንብርብሮች በθ=1.1±0.1° “አስማታዊ አንግል” የመታጠፊያ አንግል ላይ ሲደረደሩ በጣም ጠፍጣፋ ባንድ ይታያል።

በዚህ ጥናት፣ በተጠማዘዘው ባይሌየር ግራፊን (ቲቢኤልጂ) ውስጥ፣ በ"ማጂክ አንግል" ላይ ያለው የሱፐርላቲስ የመጀመሪያው ማይክሮስትሪፕ (መዋቅራዊ ባህሪ) የኢንሱሌሽን ምዕራፍ በከፊል ተሞልቷል። የምርምር ቡድኑ ይህ የሞት ኢንሱሌተር (ሱፐርኮንዳክቲቭ ባህሪያት ያሉት ኢንሱሌተር) መሆኑን ወስኗል፣ ይህም በትንሹ ከፍ ያለ እና ዝቅተኛ የዶፒንግ ደረጃዎች ላይ ሱፐርኮንዳክቲቭነትን ያሳያል። የደረጃ ዲያግራም በሱፐርኮንዳክቲቭ የሽግግር ሙቀት (ቲሲ) እና በፈርሚ የሙቀት መጠን (ቲኤፍ) መካከል ያለውን ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ሱፐርኮንዳክተር ያሳያል። ይህ ጥናት በግራፊን ባንድ መዋቅር፣ ቶፖሎጂ እና ተጨማሪ "ማጂክ አንግል" ሴሚኮንዳክተር ስርዓቶች ላይ ከፍተኛ ፍላጎት እና የቲዎሬቲካል ክርክር አስከትሏል። ከመጀመሪያው የቲዎሬቲካል ሪፖርት ጋር ሲነጻጸር፣ የሙከራ ምርምር ብርቅ ነው እና ገና ተጀምሯል። በዚህ ጥናት፣ ቡድኑ ተዛማጅ የሆኑትን የኢንሱሌሽን እና ሱፐርኮንዳክቲቭ ሁኔታዎችን የሚያሳይ "ማጂክ አንግል" በተጠማዘዘ ባይሌየር ግራፊን ላይ የመተላለፊያ መለኪያዎችን አካሂዷል።

ያልተጠበቀ የተዛባ አንግል 0.93 ± 0.01 ሲሆን ይህም ከተቋቋመው "ማጂክ አንግል" በ15% ያነሰ ሲሆን እስካሁን ድረስ የተዘገበው ትንሹ እና ሱፐርኮንዳክቲቭ ባህሪያትን ያሳያል። እነዚህ ውጤቶች አዲሱ የትስስር ሁኔታ በ"ማጂክ አንግል" የተጠማዘዘ ባለሁለት ግራፍ ውስጥ፣ ከዋናው "ማጂክ አንግል" በታች፣ ከግራፊን የመጀመሪያው ማይክሮስትሪፕ ባሻገር ሊታይ እንደሚችል ያመለክታሉ። እነዚህን "ማጂክ ቀንድ" የተጠማዘዘ ባለሁለት ግራፍ መሳሪያዎችን ለመገንባት፣ ቡድኑ "የእንባ እና የቁልል" አቀራረብን ተጠቅሟል። በሄክሳጎናል ቦሮን ናይትሬድ (BN) ንብርብሮች መካከል ያለው መዋቅር ተሸፍኗል፤ ከCr/Au (ክሮሚየም/ወርቅ) ጠርዝ እውቂያዎች ጋር የተጣመሩ በርካታ ሽቦዎች ያሉት የሆል ዘንግ ጂኦሜትሪ ውስጥ ተቀርጿል። መላው "ማጂክ አንግል" የተጠማዘዘ ባለሁለት ግራፍ መሳሪያ እንደ የኋላ በር ጥቅም ላይ በሚውለው የግራፊን ንብርብር ላይ ተሠርቷል።

ሳይንቲስቶች በፓምፕ በተሰራው HE4 እና HE3 ክሬዮስታት ውስጥ መሳሪያዎችን ለመለካት መደበኛ የቀጥታ ጅረት (ዲሲ) እና ተለዋጭ የጅረት (ኤሲ) የመቆለፊያ ቴክኒኮችን ይጠቀማሉ። ቡድኑ በመሳሪያው ቁመታዊ ተቃውሞ (Rxx) እና በተራዘመው የበር ቮልቴጅ (VG) ክልል መካከል ያለውን ግንኙነት መዝግቦ በ1.7K የሙቀት መጠን መግነጢሳዊ መስክ Bን አስልቷል። አነስተኛ የኤሌክትሮን-ሆል አለመመጣጠን የ"ማጂክ አንግል" የተጠማዘዘ የቢላይየር ግራፊን መሳሪያ ውስጣዊ ባህሪ ሆኖ ታይቷል። በቀደሙት ሪፖርቶች ላይ እንደታየው ቡድኑ እነዚህን ውጤቶች መዝግቦ እስካሁን ድረስ ሱፐርኮንዳክቲቭ ሆነው የቆዩትን ሪፖርቶች በዝርዝር አቅርቧል። ባህሪው "ማጂክ አንግል" የቢላይየር ግራፊን መሳሪያ ዝቅተኛውን የማሽከርከር አንግል ያጣምራል። የላንዳው ማራገቢያ ገበታን በቅርበት በመመርመር ተመራማሪዎቹ አንዳንድ ጉልህ ባህሪያትን አግኝተዋል።

ለምሳሌ፣ በግማሽ ሙሌት ላይ ያለው ጫፍ እና የላንዳው ደረጃ ሁለት እጥፍ መበላሸት ቀደም ሲል ከታዩት የሞመንት-መሰል የኢንሱሌሽን ሁኔታዎች ጋር የሚጣጣሙ ናቸው። ቡድኑ በግምት የሚሽከረከር ሸለቆ SU(4) ሲሜትሪ እና አዲስ የኳሲ-ቅንጣት ፈርሚ ወለል መፈጠር ላይ ክፍተት አሳይቷል። ሆኖም፣ ዝርዝሮቹ የበለጠ ዝርዝር ምርመራ ያስፈልጋቸዋል። የሱፐርኮንዳክቲቭነት ገጽታም ታይቷል፣ ይህም ከቀደምት ጥናቶች ጋር ተመሳሳይ የሆነ Rxx (ረጅም የመቋቋም አቅም) ጨምሯል። ከዚያም ቡድኑ የሱፐርኮንዳክቲቭ ምዕራፍ ወሳኝ የሙቀት መጠን (Tc) መርምሯል። በዚህ ናሙና ውስጥ ለሱፐርኮንዳክተሮች ተስማሚ ዶፒንግ ምንም መረጃ ስላልተገኘ፣ ሳይንቲስቶች እስከ 0.5 ኪ.ሜ የሚደርስ ወሳኝ የሙቀት መጠን ገምተዋል። ሆኖም፣ እነዚህ መሳሪያዎች ከሱፐርኮንዳክቲቭ ሁኔታ ግልጽ የሆነ መረጃ እስኪያገኙ ድረስ ውጤታማ አይሆኑም። የሱፐርኮንዳክቲቭ ሁኔታን የበለጠ ለመመርመር፣ ተመራማሪዎቹ የመሳሪያውን አራት-ተርሚናል ቮልቴጅ-current (VI) ባህሪያትን በተለያዩ ተሸካሚዎች ጥግግቶች ለክተዋል።

የተገኘው ተቃውሞ እንደሚያሳየው ሱፐር ጅረት በትልቁ ጥግግት ክልል ውስጥ እንደሚታይ እና ትይዩ መግነጢሳዊ መስክ ሲተገበር የሱፐር ጅረትን መጨቆን ያሳያል። በጥናቱ ውስጥ ስለታየው ባህሪ ግንዛቤ ለማግኘት ተመራማሪዎቹ የቢስትሪትዘር-ማክዶናልድ ሞዴልን በመጠቀም የ"ማጂክ አንግል" የተጠማዘዘ የቢላይየር ግራፊን መሳሪያ የሞየር ባንድ መዋቅር አስልተው የተሻሻሉ መለኪያዎችን አስልተዋል። ከቀደመው የ"ማጂክ አንግል" አንግል ስሌት ጋር ሲነጻጸር፣ የተሰላው ዝቅተኛ ኃይል የሞየር ባንድ ከከፍተኛ ኃይል ባንድ አልተነጠለም። የመሳሪያው የተጠማዘዘ አንግል በሌላ ቦታ ከተሰላው "ማጂክ አንግል" አንግል ያነሰ ቢሆንም፣ መሳሪያው ከቀደምት ጥናቶች (ሞርት ኢንሱሌሽን እና ሱፐርኮንዳክቲቭ) ጋር በጥብቅ የተያያዘ ክስተት አለው፣ ይህም የፊዚክስ ሊቃውንት ያልተጠበቀ እና ተግባራዊ ሊሆን የሚችል ሆኖ አግኝተውታል።

በትልቅ ጥግግት (በእያንዳንዱ ጉልበት ላይ የሚገኙትን የግዛቶች ብዛት) ባህሪን የበለጠ ከገመገሙ በኋላ፣ ሳይንቲስቶች የተመለከቷቸው ባህሪያት አዲስ ከተያያዙ የኢንሱሌሽን ሁኔታዎች ጋር የተያያዙ ናቸው። ወደፊት የኢንሱሌሽን እንግዳ ሁኔታን ለመረዳት እና እንደ ኳንተም ስፒን ፈሳሾች ሊመደቡ ይችሉ እንደሆነ ለመወሰን የግዛቶች ጥግግት (DOS) የበለጠ ዝርዝር ጥናት ይካሄዳል። በዚህ መንገድ፣ ሳይንቲስቶች በትንሽ ጠመዝማዛ አንግል (0.93°) በተጠማዘዘ ባለሁለት ሽፋን ግራፊን መሳሪያ ውስጥ በሞክስ-መሰል ኢንሱሌሽን ሁኔታ አቅራቢያ ሱፐርኮንዳክቲቭነትን አስተውለዋል። ይህ ጥናት በእንደዚህ አይነት ትናንሽ ማዕዘኖች እና ከፍተኛ ጥግግቶች ላይ እንኳን፣ የኤሌክትሮን ትስስር በሞኢሬ ባህሪያት ላይ ያለው ተጽእኖ ተመሳሳይ መሆኑን ያሳያል። ወደፊት፣ የኢንሱሌሽን ምዕራፍ ስፒን ሸለቆዎች ይጠናሉ፣ እና አዲስ ሱፐርኮንዳክቲንግ ምዕራፍ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ይጠናሉ። የሙከራ ምርምር የዚህን ባህሪ አመጣጥ ለመረዳት ከቲዎሬቲካል ጥረቶች ጋር ይጣመራል።