Uma das primeiras coisas que as pessoas fazem quando encontram um novo material com propriedades eletrônicas potencialmente interessantes é medir a tensão Hall. Isso nunca foi mais verdadeiro do que com a explosão de novos materiais 2-D, mas acontece que muitas vezes, dispositivos feitos de materiais 2-D destinados a fazer medições de tensão Hall têm geometria inadequada. Isso é exatamente o que Adam Micolich e sua equipe da University of New South Wales descobriram quando começaram a estudar as características do semicondutor 2-D III-V InAs, e perceberam que havia uma incompatibilidade que eles precisavam considerar entre a configuração que tinham e a configuração que pretendiam. "Descobrimos que isso deve estar na literatura; não podemos ser os primeiros a querer corrigir isso, mas na verdade não havia nada lá fora, "ele disse ao Phys.org.

Com Ph.D. o estudante Jakob Seidl e o pós-doutorando Jan Gluschke desejam determinar em que medida a geometria não ideal de dispositivos 2-D afeta suas medições Hall, os pesquisadores começaram a modelar a configuração e a realizar uma série de experimentos meticulosos em dispositivos Hall 2-D com geometrias diferentes. O que eles descobriram foi que os obstáculos para alcançar a geometria ideal para medições de Hall não estavam introduzindo pequenas imprecisões; na verdade, as medições estavam geralmente fora por um fator de dois, e em alguns casos, toda uma ordem de magnitude. "E o interessante é que, na maioria dos casos, significava que as pessoas subestimam o que mais valorizam, que é a mobilidade dos materiais, "acrescenta Micolich." Seus materiais são melhores do que eles pensam que são, eles simplesmente não conseguem ver porque sua configuração não é ideal. "

O problema com 2-D

O efeito Hall se refere à tensão que resulta quando um campo magnético é aplicado a um material com uma corrente passando por ele, em que todos os três são perpendiculares entre si. Esta tensão Hall dá uma excelente indicação da densidade dos elétrons em um material, que junto com a mobilidade, dar a condutividade geral do material.

Para Micolich, materiais com morfologias estranhas para medições de Hall são um problema antigo. O trabalho do grupo resultou de trabalhos anteriores em nanofios III-V, onde o problema era conectar os eletrodos para medir a tensão Hall a um dispositivo tão estreito sem entrar em contato um com o outro e, em seguida, medir a minúscula tensão que resulta em distâncias tão pequenas. Para nanofios, a dificuldade em obter de fato qualquer medição significa que os cientistas recorreram a todos os tipos de soluções alternativas, muitas vezes insatisfatórias, para avaliar as propriedades eletrônicas. Contudo, O grupo de Lars Samuelson em Lund e o grupo de Thomas Schapers em Julich demonstraram os primeiros experimentos para alcançar a destreza e sensibilidade em nanoescala necessárias para medições Hall de nanofios.

Cerca de um ano atrás, Philippe Caroff e colegas da Australian National University descobriram que poderiam ajustar o modelo para aumentar matrizes de InAs que não estão na forma de nanofios, mas com a largura esticada em "nanofins" 2-D. Aqui, As medições de Hall deveriam ter sido um pouco mais simples, uma vez que a tensão de Hall foi gerada a uma distância maior, levando a valores maiores que devem ser mais fáceis de medir. Contudo, embora seja possível fazer medições Hall com materiais 2-D, a geometria ideal é um retângulo mais longo do que largo com um par de contatos pontuais tocando apenas as laterais do material 2-D. Em experimentos, esses contatos pontuais têm uma largura finita que pode ser bastante grande em termos do comprimento do dispositivo. Além disso, parte do eletrodo inevitavelmente acaba se sobrepondo ao topo do material 2-D porque eles são muito finos. "O pouco de metal no topo realmente importa muito, "diz Micolich.

Outra idiossincrasia de trabalhar com materiais 2-D são os problemas de reprodução de morfologias idênticas, o que torna as comparações sistemáticas do efeito da geometria particularmente difíceis. Aqui, Micolich e sua equipe tiveram a vantagem de trabalhar em nanofins que foram cultivados em lotes de milhões de barbatanas quase idênticas ao mesmo tempo. Para diminuir ainda mais os efeitos da variação do dispositivo nos resultados, eles usaram o mínimo de aletas possível e anexaram vários conjuntos de eletrodos com espaçamentos diferentes, formas e sobreposições para comparar iguais o máximo possível.

Correções disponíveis

O trabalho não apenas destaca que esses materiais podem ter um desempenho melhor do que se pensava anteriormente, mas eles fornecem tabelas de medidas para que as pessoas possam descobrir como corrigir as deficiências de seus próprios dispositivos. Espera-se que as correções descritas sejam aplicáveis ​​a todos os materiais, independentemente de suas propriedades específicas, pois apenas a geometria do dispositivo afeta as medições.

Micolich sugere que provavelmente muitos grupos ao longo dos anos perceberam que seus dispositivos não se encaixam na geometria ideal para medições Hall, e pode ter ficado desapontado por não encontrar nada na literatura apontando como corrigir o efeito.

"Nós vamos, "diz Micolich, "agora existe."

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