- Thể tích của ô mạng phải là nhỏ nhất
3.3.7Hiệu ứng Hall lượng tử trong Graphene
Hiệu ứng lượng tử Hall thường chỉ được thấy ở nhiệt độ rất thấp trong các bán dẫn, nhưng nó lại xuất hiện trong graphene ở nhiệt độ phòng. Theo nguyên tắc vật lý, vật liệu mới này không thể tồn tại ổn định và rất dễ bị hủy
hoại bởi nhiệt độ, sở dĩ loại màng này có thể tồn tại ổn định là do chúng không ở trạng thái tĩnh mà rung động nhẹ theo dạng sóng.
Hiệu ứng Hall lượng tử trong lớp kép Graphene (gồm hai màng Graphene chồng lên nhau) có những khác biệt riêng. Sự khác biệt này là do electron- lỗ trống suy biến và biến mất khối lượng khi gần điểm trung hòa điện tích. Hình 28 là sơ đồ hiệu ứng Hall lượng tử ứng với điện dẫn xuất Hall
2
4
xy
e h
σ = (hình bậc thang màu đỏ), trong điều kiện B= 14T, T= 4K của lớp kép Graphene.
Hiệu ứng Hall lượng tử phụ thuộc vào độ đồng nhất, mức độ pha tạp của chất. Hiệu ứng Hall lượng tử đối với lớp kép Graphene bị pha tạp và nguyên chất khác nhau khi ở cùng một nhiệt độ,
cùng một từ trường ngoài. Với xy 4e2
h
σ = , khi B= 12T, T= 4K ta thu được đồ thị như hình 29. Đường bậc thanh màu xanh là hiệu ứng Hall lượng tử đối với màng Graphene không đồng nhất mà bị pha tạp, tại σ =xy 0 đồ thị là đường gạch ngang ứng với nhiều
giá trị của Vg (điện trường ngoài). Đường bậc thang màu đỏ biểu diễn hiệu ứng Hall lượng tử với màng
Graphene đồng nhất không bị pha tạp, khi σ =xy 0 thì trên đồ thị chỉ có một giá
trị của Vg =0. Vậy để thay đổi hiệu ứng Hall lượng tử trong lớp kép Graphene thì ta có thể pha tạp hóa học vào lớp kép nguyên chất và dịch chuyển điểm
Hình 28: Sơ đồ hiệu ứng Hall lượng tử
Hình 29: Hiệu ứng Hall lượng tử đối với trường hợp pha tạp và không pha tạp
trung hòa đến Vg cao để khe vùng năng lượng không đối xứng có thể mở bằng điện trường ngoài.
Hiệu ứng Hall lượng tử còn phụ thuộc vào nhiệt độ ta tiến hành khảo sát. Với những nhiệt độ khác nhau thì ta sẽ có hình dạng đồ thị giống nhau nhưng ứng với cùng một giá trị của điện dẫn xuất Hall thì cần một các giá trị của điện trường ngoài
khác nhau. Nhưng tất cả sẽ đi qua điểm trung hòa điện (điểm ứng với σ =xy 0).