Giant magnetoresistance of Dirac plasma in high-mobility graphene

그래핀(Graphene)의 전자 스펙트럼의 가장 눈에 띄는 특징은 흥미로운 현상이 군집을 이루는 경향이 있는 Dirac point입니다. 낮은 온도에서, 그래핀의 전자 스펙트럼이 보이는 주요 특징은 종종 전하 불균일성에 의해 가려지지만, 열 자극은 높은 온도에서 장애를 극복하고 Dirac fermion의 electron-hole plasma를 생성할 수 있습니다. Dirac plasma는 quantum-critical scattering과 hydrodynamic flow를 포함한 특이한 특성을 보이는 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 자기장에서 플라즈마의 행동에 대해서는 거의 알려져 있지 않습니다.

이 논문에서는 위에서 언급한 양자 임계 체제에서 발생하는 자기수송(magnetotransport)을 보고합니다. 낮은 자기장에서 플라즈마는 상온에서 0.1 tesla의 자기장에서 100% 이상에 이르는 거대한 포물선 자기 저항성(magnetoresistivity)을 나타냅니다. 이것은 비슷한 온도 하에 다른 시스템에서 발견되는 자기 저항보다 더 큰 규모로 나타납니다. 연구진들은 이러한 행동이 빈번한 (Planckian limit) 분산에도 불구하고 질량이 없는 스펙트럼과 초고이동성에 의해 뒷받침되는 단층 그래핀 특유의 것임을 보여줍니다. electron-hole plasma가 완전히 0번째 Landau level에 상주하는 몇 의 자기장에서 Landau 양자화가 시작되면서 거대한 선형 자기 저항성이 나타납니다. 온도와 거의 독립적이며 다수의 기원을 나타내는 근접 스크리닝에 의해 억제될 수 있습니다.

특이한 금속의 자기 수송과 Weyl metals에 대해 예측된 소위 양자 선형 자기 저항과의 명확한 유사성은 위와 같이 정교하게 정의된 양자 임계 2차원 시스템을 사용하여 관련 물리학을 더 탐구할 수 있는 흥미로운 기회를 제공합니다.