Thermoelectric and electrical transport in mesoscopic two-dimensional electron gases
Thermoelectric and electrical transport in mesoscopic two-dimensional electron gases
复制标题
介观二维电子气中的热电和电传输
DOI：
10.1016/j.crhy.2016.08.012
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发表时间：
2016
影响因子：
1.4
通讯作者：
Narayan V
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Narayan V
我们通过回顾我们在二维力学气体（GE 2Dm）方面的实验工作。GE 2Dm提供了一个完整的特性，因为局部化的制度完全没有，甚至在电阻ρ ε h/e 2时，热电响应和电荷和热电传输的明显解耦。我们分析了观测结果和数据，这些观测结果和数据可以解释GE 2Dm策勒有序度上的电荷耦合量。令人好奇的是，这意味着在10 K的温度下具有10 μm量级的相干量，而在镓砷中具有很大的二维电子气体相干量。我们用一种科学的批评和其他可能的解释来检验这个假设。本文回顾了我们最近对低载流子浓度介观二维电子气（m2 DEG）的一些实验研究。m2 DEG显示出一系列引人注目的特性，包括即使在电阻率ρ>> h/e 2时也完全避免强局域化状态，巨大的热电响应，以及电荷和热电输运的明显解耦。我们分析的结果表明，这些观察结果可以解释的基础上的假设，即电荷载流子保持相位相干的m2 DEG尺寸。有趣的是，这将意味着在高达10 μm的长度尺度和高达10 K的温度T上的相位相干性，这明显大于GaAs基2DEG中的常规预期。我们批判性地评估了这一假设，并探索了数据的其他可能解释。这种前所未有的大相位相干长度在量子信息和计算方案中开辟了几种可能性。
Nous passons en revue certains de nos travaux expérimentaux récents sur des gaz d'électrons bi-dimensionnels mésoscopiques (GE2Dm). Les GE2Dm présentent un ensemble de propriétés caractéristiques frappantes, parmi lesquelles une absence complète de régime fortement localisé, même quand la résistance électrique ρ≫ h/e 2, des réponses thermoélectriques géantes et un découplage apparent des transports de charges et thermoélectrique. Nous analysons les résultats et montrons que ces observations peuvent s' expliquer en admettant que les porteurs de charges gardent leur cohérence quantique sur une taille de l'ordre de celle du GE2Dm. Curieusement, cela impliquerait une cohérence quantique qui attendrait des dimensions de l'ordre de 10 μm pour des températures de 10 K, ce qui excède de beaucoup ce qui est attendu pour des gaz bidimensionnels d'électrons dans l'arséniure de gallium. Nous examinons cette hypothèse avec un esprit critique et explorons d'autres explications possibles. De telles longueurs de cohérence quantique sont sans précédent et ouvrent de nombreuses possibilités concernant l'information et le calcul quantiques.We review some of our recent experimental studies on low-carrier concentration, mesoscopic two-dimensional electron gases (m2DEGs). The m2DEGs show a range of striking characteristics, including a complete avoidance of the strongly localised regime even when the electrical resistivity ρ>> h/e 2, giant thermoelectric response, and an apparent decoupling of charge and thermoelectric transport. We analyse the results and demonstrate that these observations can be explained based on the assumption that the charge carriers retain phase coherence over the m2DEG dimensions. Intriguingly, this would imply phase coherence on lengthscales of up to 10 μm and temperature T up to 10 K, which is significantly greater than conventionally expected in GaAs-based 2DEGs. We critically assess this assumption and explore other possible explanations to the data. Such unprecedentedly large phase coherence lengths open up several possibilities in quantum information and computation schemes.
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