Ква́нтовый эффе́кт Хо́лла — эффект квантования холловского сопротивления или проводимости двумерного электронного газа в сильных магнитных полях и при низких температурах. Квантовый эффект Холла (КЭХ) был открыт Клаусом фон Клитцингом в 1980 году, за что впоследствии, в 1985 году, он получил Нобелевскую премию.
Дро́бный ква́нтовый эффе́кт Хо́лла — одно из проявлений квантового эффекта Холла, когда при дробных числах заполнения уровней Ландау в двумерном электронном газе на графической зависимости холловского сопротивления от величины магнитной индукции наблюдаются участки с неизменным поперечным сопротивлением — «плато».
Графе́н — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом. Атомы углерода находятся в sp2-гибридизации и соединены посредством σ- и π-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость слоистого графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и рекордно большой теплопроводностью. Высокая подвижность носителей заряда, которая оказывается максимальной среди всех известных материалов, делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.
Графеновый полевой транзистор — транзистор из графена, который использует электрическое поле, создаваемое затвором для управления проводимостью канала. На сегодняшний момент не существует промышленного способа получения графена, но предполагается, что его хорошая проводимость поможет создать транзисторы с высокой подвижностью носителей и по этому показателю превзойти подвижность в полевых транзисторах на основе кремниевой технологии.
Ква́нтовый эффе́кт Хо́лла в графене или необы́чный ква́нтовый эффе́кт Хо́лла — эффект квантования холловского сопротивления или проводимости двумерного электронного газа или двумерного дырочного газа в сильных магнитных полях в графене. Этот эффект был предсказан теоретически и подтверждён экспериментально в 2005 году.
Осцилляции Шубникова — де Хааза в графене впервые наблюдали в 2005 году. Эффект заключается в периодическом изменении сопротивления или проводимости электронного или дырочного газа как функции обратного магнитного поля. Он связан с осциллирующим поведением плотности состояний в магнитном поле.
Подвешенный графен — графен, который не касается подложки, свободновисящая плёнка, которая удерживается только частично благодаря подложке или контактам.
Графеновые наноленты — узкие полоски графена с шириной порядка 10—100 нм. По своим физическим свойствам отличаются от более широких образцов, которые имеют линейный закон дисперсии, как в бесконечном графене. Наноленты интересны тем, что обладают нелинейным законом дисперсии и полупроводниковыми свойствами из-за наличия запрещённой зоны, которая зависит от ширины ленты и расположения атомов на границах. Графеновые наноленты благодаря этому рассматриваются как важный шаг в создании транзистора на основе графена, который будет работать при комнатной температуре.
Методы получения графена разделяют на три класса по возможным областям применения:
- композитные материалы, проводящие чернила и т. п.;
- графен низкого качества для электронных приложений;
- графен высокого качества для электронных приложений.
Верхний затвор — затвор, который находится над образцом с противоположной от подложки стороны. Терминология сложилась на данный момент в технологии, связанной с графеном для того, чтобы отличать от затвора, в качестве которого служит высоколегированая кремниевая подложка. Ситуация с названиями противоположна в графене и МОП-транзисторах, поскольку в последнем случае обычно отсутствует обратный затвор.
Двухслойный графен — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная двумя близко расположенными слоями графена. Так как они расположены на расстоянии меньше 1 нм друг от друга, электроны из одного слоя графена могут туннелировать в другой, что приводит к появлению нового закона дисперсии для носителей тока. Обычно рассматривают двуслойный графен, в котором второй слой повёрнут на 60 градусов относительно первого. Это приводит к тому, что подрешётки A в нижнем графене и подрешётка B в верхнем графене выровнены в вертикальном направлении. Эта конфигурация называется AB stacking и встречается в графите.
Физические свойства графена проистекают из электронных свойств атомов углерода и поэтому часто имеют нечто общее с остальными аллотропными модификациями углерода, которые были известны до него, такими как графит, алмаз, углеродные нанотрубки. Конечно, схожести больше с графитом, так как он состоит из графеновых слоёв, но без новых уникальных физических явлений и исследований других материалов и наработок физических методов анализа и теоретических подходов графен не привлёк бы специалистов из таких разных дисциплин как физика, химия, биология и физика элементарных частиц.
В 1859 году химик Бенджамин Броуди впервые испытал действие сильных кислот на графите, получил суспензию кристаллов оксида графена. Доказательства малой толщины этих кристаллов были получены только в 1948 году после эксперимента Дж. Руесса и Ф. Фогта, которые использовали просвечивающий электронный микроскоп. Хотя эти кристаллы были не чистым графеном и их толщина составляла несколько нанометров, в последующих работах Ульриха Хоффмана и Ханса-Питера Бёма было показано, что при восстановлении оксида графита попадаются также фрагменты графита атомарной толщины. В 1986 году Бём с коллегами предложил термин графен для обозначения монослойного графита. Первые графеновые слои, выращенные на металлических подложках Ru, Rb, Ni, были получены в 1970 году Джоном Грантом и Блэкли.
Двумерный кристалл — плоский кристалл, обладающий трансляционной симметрией только по двум направлениям. Толщина кристалла много меньше его характерных размеров в плоскости. Из-за малой толщины и, соответственно, больших механических напряжений двумерные кристаллы очень легко разрушаются, поэтому они располагаются обычно на поверхности объёмных материалов или плавают в растворах, при этом в последнем случае размеры кристаллов составляют порядка 1 микрона. Двумерные кристаллы обладают зонной структурой, поэтому говорят об их металлических, полупроводниковых и диэлектрических свойствах. Исследователи ограничивают количество двумерных кристаллов цифрой 500.
Джайнендра Джайн — американский физик-теоретик индийского происхождения.
Рамановское рассеяние света в графене — неупругое рассеяние света в графене сопровождаемое заметным сдвигом частоты излучения, которое используется для определения свойств материала таких как толщина, наличие дефектов, концентрации носителей тока. Эффект Рамана главным образом зависит от фононного спектра материала.
Термоэлектрический эффект в графене представляет собой преобразование потока тепла в электричество в графене. В этом случае говорят о генерации энергии или термогенерации, но существует и обратный эффект, когда ток вызывает охлаждение материала и говорят о термоохлаждении. Впервые эффект Зеебека наблюдался в работах.
Сергей Геннадиевич Шарапов — украинский физик, доктор физико-математических наук. Лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники.
Твистроника — раздел физики твёрдого тела, в котором исследуется вопрос влияния угла поворота (скручивания) между слоями двумерных материалов на их физические свойства. Экспериментально и теоретически было показано, что такие материалы, как двухслойный графен, имеют совершенно разное электронное поведение, в диапазоне от непроводящего до сверхпроводящего, зависящее от угла разориентации между слоями. Термин впервые появился в работах исследовательской группы Эфтимиоса Каксираса из Гарвардского университета при теоретическом рассмотрении сверхрешёток графена.
Валитроника или валлитроника — раздел физики полупроводников, в котором изучаются области локальных экстремумов (долины) в электронной зонной структуре. Некоторые полупроводники имеют несколько долин в первой зоне Бриллюэна, они известны как многодолинные полупроводники. Валитроника — это технология управления такой степенью свободы, локальным максимумом/минимумом в валентной зоне или зоне проводимости таких многодолинных полупроводников.
