Localization of Charge Carriers in Monolayer Graphene Gradually Disordered by Ion Irradiation

Abstract

Gradual localization of charge carriers was studied in a series of micro-size samples of monolayer graphene fabricated on the common large scale film and irradiated by different doses of C + ions with energy 35 keV. Measurements of the temperature dependence of conductivity and magnetoresistance in fields up to 4 T showed that at low disorder, the samples are in the regime of weak localization and antilocalization. Further increase of disorder leads to strong localization regime, when conductivity is described by the variable-range-hopping (VRH) mechanism. A crossover from the Mott regime to the Efros-Shklovskii regime of VRH is observed with decreasing temperature. Theoretical analysis of conductivity in both regimes showed a remarkably good agreement with experimental data.

Finite-size scaling in a 2D disordered electron gas with spectral nodes

“…There is a crossover temperature of roughly 15K and an increase of the conductivity up to 4 times at room temperature. The overall shape of the temperature dependent conductivity, the value of the crossover temperature, as well as the prefactor of the logarithmic regime are in good agreement with recent experimental observations, performed on graphene with different degrees of disorder [13][14][15][16][17][18][19][20].…”

Temperature dependence of electron density and electron–electron interactions in monolayer epitaxial graphene grown on SiC

“…Negative magnetoresistance can be ascribed to weak localization (WL) [25, 26]. An emergent quantum Hall step of value R xy ≈ h /(6 e 2 ) corresponding to the ν = 6 QH state is observed at B > 6 T. We plot the Hall slope R H = δR xy /δB as a function of temperature in the inset of Figure 2.…”

Влияние магнитных частиц Co-CoO на свойства электропереноса в однослойном графене

“…На такую возможность также указывает весьма широкий диапазон существования линейных участков на зависимостях R (T )−Lg T (от 5 до 100 K). Как следует из [28], в графене это не редкость, что его резко отличает от металлов и полупроводников, где эффекты слабой локализации обычно проявляются при температурах не выше 10−15 K [29]. Данный факт можно связать с особенностями фононного спектра углеродных нанослоев и, в частности, с тем, что температура Дебая θ D у графена намного выше, чем у любых других квазидвумерных систем на основе металлов и полупроводников.…”

“…При росте температуры выше 250−275 K наблюдается резкий спад кривой, совпадающий с аналогичным спадом слоевого сопротивления R (T ) на кривых 2 на рис. 4, что ранее нами было связано с переходом антиферромагнитного СоО в парамагнитное состояние выше температуры Нееля.Отметим, что снижение величины [MR Со-Gr (T, 8 T) − MR Gr (T, 8 T)] с ростом температуры выше 100 K может служить еще одним подтверждением роли механизма Лоренца в увеличении ПМР за счет влияния ядра кобальта, хотя нет оснований полностью исключать влияния положительных квантовых поправок в ПМР[28].…”