Трое учёных из Сингапура теоретически обосновали появление мощного магниторезистивного эффекта в гетероструктурах, образованных графеновыми нанолентами.

Узкие полоски графена, напомним, интересны тем, что они могут открывать (при реализации эффекта квантового ограничения) запрещённую зону, ширина которой зависит от поперечных размеров самих лент. Методики изготовления нанолент с атомарной точностью уже известны, и их транспортные, магнитные и оптические характеристики изучены довольно хорошо.

Существенный магниторезистивный эффект — изменение сопротивления под действием внешнего магнитного поля — был зарегистрирован в отдельных графеновых нанолентах, включённых в схему полевого транзистора, два года назад. Сингапурская группа в своей работе рассмотрела более сложную конструкцию из двух лент, одна из которых имеет металлический характер (на рисунке — M-aGNR), а другая — полупроводниковый (SC-aGNR). Её электронно-транспортные свойства моделировались современным методом неравновесной функции Грина, представляющим результаты в удобной форме вольт-амперных характеристик.

Рис. 1. Схема гетероструктуры и модель изготовленного с её использованием полевого транзистора с нижним затвором (иллюстрация авторов работы).

Для определения силы магниторезистивного эффекта в гетероструктуре использовалось соотношение 1 – g(0)/g(B), где g(0) и g(B) — проводимость при выключенном и включённом магнитных полях. Как и следовало ожидать, проводимость увеличивалась по мере роста индукции магнитного поля B и с достижением B = 10 Тл при низкой температуре в 100 К соотношение приближалось к единице. Когда температуру повышали, эффект становился менее выраженным.

Подобные вариации проводимости открывают путь к изготовлению транзисторов, управляемых и затворным напряжением, и магнитным полем. Моделируя действие такого устройства с гетероструктурой из нанолент, играющей роль канала, учёные выяснили, что упомянутое соотношение при температуре в 150 К также может принимать значения, близкие к единице, а нагрев до комнатной температуры снижает его лишь до ≈0,85.