石墨烯量子霍尔器件

三阶响应立方增长

在量子霍尔态下表现出三阶非线性霍尔效应，且响应强度对磁场和温度变化不敏感。

何攀 · Isobe, Hiroki · Koon, Gavin Kok Wai · Tan, Junyou · Hu, Junxiong · Jingru, Li · Nagaosa, Naoto · 沈健

Nature Nanotechnology 2024

参数信息

三阶纵向电压

0

最低工作磁场

~5 T

最高工作温度

~60 K

技术优势

响应强且纯净

三阶霍尔电压随电流立方增长，且纵向电压保持为零，表明非线性信号无纵向分量干扰。

对条件不敏感

响应幅度在磁场低至~5 T、温度高达~60 K范围内保持稳定，有利于实际应用。

普适性强

该效应在多种几何、衬底和堆叠构型的石墨烯器件中均被观测到，表明其具有普适性。

应用场景

• 量子霍尔传感器：利用三阶非线性响应，开发新型量子霍尔传感器，提高灵敏度。
• 精密电流测量：基于立方依赖关系，实现高精度电流标准。
• 非线性光学器件：三阶非线性效应可类比于光学三阶非线性，用于设计新型非线性器件。
• 低功耗电子器件：非线性响应在低磁场和室温附近工作，降低功耗。