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Graphite - Magnétotransport

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Récemment , les fermions sans masse de Dirac ont été observés au point de la zone de Brillouin dans le graphène , une monocouche de carbone disposés en hexagone avec des propriétés tout à fait extraordinaires K . Historiquement , le graphène constitue le point de départ pour les calculs de structure bande Slonczewski , Weiss et McClure ( SWM) de graphite. Dans le graphite , les couches de graphène empilées Bernal sont faiblement couplées avec la forme de la dispersion dans le plan en fonction de la quantité de mouvement kz dans le sens perpendiculaire aux couches . Les transporteurs occupent une région le long du bord HKH de la zone de Brillouin hexagonale. Au point K ( kz = 0) , la dispersion de la poche d’électrons est parabolique ( fermions massifs ) , tandis que dans le point H ( kz = 0,5 ) de la dispersion de la poche de trou est linéaire ( fermions sans masse de Dirac ) . Une signature claire de fermions de Dirac au point de graphite H a récemment été rapporté en utilisant l’infrarouge lointain magnéto- absorption et mesures ARPES . Ces mesures sonder le voisinage très proche du H et K points où il ya un maximum de la densité conjointe des Etats. Nous avons utilisé des mesures de magnéto-transport de graphite naturel à très basse température (T = 10mK ) . Oscillations quantiques sont observées pour les deux électrons de la majorité et les trous avec nombre quantique orbital jusqu’à presque N = 100 (voir Figure 1). Nous avons montré que ces oscillations sont pleinement compatibles avec la présence d’ électrons de la majorité et des poches de trous dans les trois calculs de structure de bande de GDS dimensionnelles du graphite . À des champs magnétiques élevés (B > 2T ) , un écart significatif par rapport périodicité 1 / B se produit en raison du mouvement bien documenté de l’énergie de Fermi comme la limite quantique est abordée . Cela remet sérieusement en question la validité de l’utilisation des données à haut champ à extraire la phase des oscillations de Haas Shubnikov , et donc la nature des porteurs de charge.

Figure 1 : ( a) l’axe droite : résistance Rxx contre B mesurée à T = 10mK de graphite naturel. (ac) axe de gauche : fond enlevé données montrant oscillations quantiques mesurés sur différentes régions de champ magnétique. Les électrons de champ élevé ( e ) et du trou (h ) caractéristiques sont indiquées . Les flèches verticales indiquent spin de l’électron fendue et fonctions de perçage .

Voir en ligne : For more information please see Schneider et al. Phys. Rev. Lett. 102, 166403 (2009).