【摘 要】
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石墨烯是一种由单个原子层的碳元素组成的二维晶体材料，具有奇异的线性色散关系，形成了固体材料中独特的狄拉克费米子系统，因而受到基础研究的高度重视。同时，作为潜在的全碳电子
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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石墨烯是一种由单个原子层的碳元素组成的二维晶体材料，具有奇异的线性色散关系，形成了固体材料中独特的狄拉克费米子系统，因而受到基础研究的高度重视。同时，作为潜在的全碳电子学器件材料，石墨烯具有广阔的应用前景。本论文致力于研究石墨烯在低温强磁场下的奇异的量子输运性质，同时也对石墨烯器件的物性进行了探索。
文章首先介绍了石墨烯的热稳定性、能带结构以及基本的低温电输运性质。
第二章介绍了石墨烯的制备方法和鉴别方法，详细说明了我们制备石墨烯器件的完整流程，并讨论了获得高性能器件的一些方法。
第三章介绍了在石墨烯非线性磁阻中的一个新发现。当在石墨烯霍尔器件中加入大电流时，我们发现在磁场中的Shubnikov-de Haas振荡发生衰减，有意思的是，从衰减的幅度提取出的电子温度竟然和电流的大小成线性关系。在微分磁阻中，我们第一次观察到了大电流引起的相位反转，而且反转所发生的磁场与加入的电流呈线性关系。借助于一个通用的磁阻振荡关系式，我们对上述现象给出了完整的理论解释。
第四章介绍了石墨烯量子霍尔平台与平台转变的一些结果。在传统的二维电子系统中，由短程散射机制主导的输运系统在量子霍尔平台与平台转变中有一个普适的标度律关系。尽管有的研究者报道石墨烯也满足于这个普适的标度律关系，但是我们的结果表明，在石墨烯中并没有普适的标度律关系，这说明在石墨烯的电输运中长程散射机制起着重要作用。
第五章介绍了石墨烯量子点在磁场中的输运性质。在狄拉克点处，量子点表现出很好的库仑阻塞效应，库仑充电能级在低磁场中有非常大的移动。在高磁场的量子霍尔效应区，载流子可以由边缘态无耗散地隧穿通过量子点。我们对量子点从无耗散隧穿到库仑阻塞的转变作了讨论。
第六章对本论文的工作进行了总结和展望。
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