Un grupo de investigadores de la Universidad de Osaka, La Universidad de Tokio, Universidad de Kyoto, y el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales llevó a cabo con precisión la medición de la fluctuación de la corriente ("ruido de disparo") en la unión p-n del grafeno en el régimen de Hall cuántico.

Este grupo encontró que el ruido de disparo distinto de cero aparece en el régimen bipolar de la unión, mientras que el ruido está ausente en el régimen unipolar. Esto indica claramente que el proceso de partición de electrones existe en los estados del borde de propagación conjunta a lo largo de la unión p – n.

El logro de este grupo, que es consistente con la teoría predicha en 2008, da evidencia microscópica de que los estados de los bordes se mezclan a lo largo de la unión por primera vez. Este es un paso importante para aclarar la naturaleza única del proceso de partición de electrones en el grafeno y diseñar dispositivos de interferómetro de electrones de nuevo tipo que utilizan grafeno en el régimen de Hall cuántico.

Los sistemas de electrones de Dirac sin masa, como el grafeno, exhiben un efecto Hall cuántico medio entero distinto, y en el régimen de transporte bipolar se realizan estados de borde de copropagación a lo largo de la unión p – n. Adicionalmente, estos estados de borde se mezclan uniformemente en la unión, lo que lo convierte en una estructura única para dividir electrones en estos estados de borde.

Aunque muchos trabajos experimentales han abordado este problema, la dinámica microscópica de la partición electrónica en esta estructura peculiar sigue sin estar clara. Aquí realizamos mediciones de ruido de disparo en la unión en el régimen de Hall cuántico, así como en el campo magnético cero. Encontramos eso, en marcado contraste con el caso de campo cero, el ruido de disparo en el régimen de Hall cuántico es finito en el régimen bipolar, pero está fuertemente reprimido en el régimen unipolar. Nuestra observación es consistente con la predicción teórica y proporciona evidencia microscópica de que los estados de los bordes se mezclan de forma única a lo largo de la unión p – n.