Imaging the breaking of electrostatic dams in graphene for ballistic and viscous fluids

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作者
Zachary J. Krebs,Wyatt A. Behn,Songci Li,Keenan J. Smith,Kenji Watanabe,Takashi Taniguchi,Alex Levchenko,Victor W. Brar
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:379 (6633): 671-676 被引量:20
标识
DOI:10.1126/science.abm6073
摘要

The charge carriers in a material can, under special circumstances, behave as a viscous fluid. In this work, we investigated such behavior by using scanning tunneling potentiometry to probe the nanometer-scale flow of electron fluids in graphene as they pass through channels defined by smooth and tunable in-plane p-n junction barriers. We observed that as the sample temperature and channel widths are increased, the electron fluid flow undergoes a Knudsen-to-Gurzhi transition from the ballistic to the viscous regime characterized by a channel conductance that exceeds the ballistic limit, as well as suppressed charge accumulation against the barriers. Our results are well modeled by finite element simulations of two-dimensional viscous current flow, and they illustrate how Fermi liquid flow evolves with carrier density, channel width, and temperature.
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