研究人员创造了一个机械可调的石墨烯量子点

精确操纵单个电荷载流子是单电子晶体管和未来电子设备(包括固态量子位(qubit))的基石。量子点 (QD) 是这些设备的核心。在最近的Nano Letters论文中，代尔夫特理工大学 (TU Delft) 的研究人员展示了第一个机械可调单层石墨烯 QD，其电子特性可以通过面内纳米位移来改变。

为了从样品中获取电气和机械信息，研究人员使用了一个称为机械控制断裂结的平台来测量他们设备在三点弯曲过程中的机电特性。该样品由范德华异质结构组成，该异质结构通过在柔性基板顶部堆叠几个二维材料薄片制成：石墨背栅以静电控制通过器件的电流，六方氮化硼介电层和单层石墨烯导电通道.

打破领结

弯曲过程中的室温测量结果表明，石墨烯被图案化为收缩宽度为 160 nm 的纳米蝴蝶结形状，最终断裂(零电流)但也可以由于滑动和重叠而重新制造(微安电流)石墨烯边缘。“我们在低温(4K)下进行了相同类型的测量，并将电流映射为栅极电压和偏置电压的函数，显示出清晰的菱形图案。” 代尔夫特理工大学的主要作者 Sabina Caneva 说。“这意味着结中存在量子点。”

引人注目的是，使用纳米级机械位移，研究人员表明，量子点与石墨烯引线的电容耦合和隧道耦合都可以以完全可逆的方式进行调整。Caneva 说：“我们实现了对漏电极的隧道耦合的五个数量级调制，这明显高于仅在电控制下的量子点报道。” 器件几何形状允许形成石墨烯双层重叠区域，其中重叠的长度可以通过机械调谐旋钮在亚纳米控制下改变。

调整重叠

重要的是，这允许研究人员通过改变 QD 和漏电极之间的重叠来修改隧道耦合中的不对称性。该论文的最后一位作者 Pascal Gehring 说：“这种对石墨烯QD的完全和可逆操作，其中静电和耦合可以通过机械和电子方式进行控制，是前所未有的。” “这些结果与详细了解隧道不对称效应对器件性能至关重要的应用相关，例如在量子量热法和 QD 能量收集器中。”

MCBJ 平台可以扩展到其他二维材料，具有探索电气和机械影响下的低温传输行为的前景。特别是，它可以帮助超导薄膜中超窄收缩的形成、破裂和受控重叠，从而提供一种在面内装置中操纵约瑟夫森效应的新方法。

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