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

努森数 石墨烯 凝聚态物理 弹道传导 材料科学 流量(数学) 努森流 量子隧道 机械 物理 纳米技术 电子 量子力学
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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