npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041


Research Paper

New Physics: Sae Mulli 2017; 67: 1174-1179

Published online October 31, 2017

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Energy Spectrum of a Magnetic Quantum Dot in Graphene

그래핀에 형성된 자기 양자점의 에너지 스펙트럼

Nojoon MYOUNG1, Gukhyung IHM*2

1 Department of Physics Education, Chosun University, Gwangju 61452, Korea
2 Department of Physics, Chungnam National University, Daejeon 34134, Korea


Received: August 28, 2017; Revised: September 18, 2017; Accepted: September 18, 2017

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

We investigate the eigen energies of a magnetic quantum dot formed in graphene by using the inhomogeneous distributions of magnetic fields. The motivation of our study is to overcome the existing difficulties in the formation of quantum structures in graphene via electrostatic confinements. Strongly localized states on the magnetic quantum dot are observed in the quantum Hall region and can be understood by using magnetic edge states circulating either clockwise or counterclockwise along the boundary of the dot. The eigen energy spectra are shown to depend critically on the number of missing flux quanta in the magnetic quantum dot. The existence of localized magnetic edge states can be proven experimentally by measuring the two-terminal conductance of a small graphene conductor with a magnetic quantum dot formed in its center, which reflects resonant backscattering via the magnetic edge states. 

Keywords: Graphene, Quantum dot, Energy spectrum, Magnetic field

우리는 그래핀 위에 불균일 자기장을 인가하여 형성된 자기 양자점의 고유에너지에 대해 연구를 수행하였다. 본 연구의 동기는 그래핀 위에 정전기 퍼텐셜을 이용하여 양자구조를 만드는데 존재하는 어려움들을 자기 퍼텐셜을 이용하면 극복할 수 있기 때문이다. 양자점에 강하게 국소 된 상태들이 양자홀 영역에서 발견되는데 이들은 양자점의 경계를 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 도는 자기 끝머리 상태들로 이해할 수 있다. 고유 에너지 스펙트럼은 자기 양자점의 비균일한 자기장으로 말미암아 없어진 자기 선속 양자수에 크게 의존한다. 이러한 국소 상태들은 실험적으로 증명될 수 있는데 작은 그래핀 도체 위의 중앙에 자기 양자점을 형성하고 도체의 양 끝을 흐르는 두 단자 전기전도율을 측정하면 이들 국소 상태들을 통한 공명 후방산란 효과가 나타나게 된다.   

Keywords: 그래핀, 양자점, 에너지 스펙트럼, 자기장

Fig. 1. Eigen energy spectrum ϵnm of magnetic quantum dot in graphene for s = 5. Dashed lines represent the Landau levels.

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