Zugriffsnummer 55477
Dokumenttyp Zeitschriftenartikel
Peer Review mit Peer Review
Sprache Englisch
Titel Graphene quantum Hall resistance standard for realizing the unit of electrical resistance under relaxed experimental conditions
Autor(in); Institution
Yin, Yefei; 2.5, Halbleiterphysik und Magnetismus, PTB-Braunschweig
Kruskopf, Mattias; 2.6, Elektrische Quantenmetrologie, PTB-Braunschweig
Gournay, Pierre; Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), Sèvres, FRANCE
Rolland, Benjamin; Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), Sèvres, FRANCE
Götz, Martin; 2.1, Gleichstrom und Niederfrequenz, PTB-Braunschweig
Pesel, Eckart; 2.6, Elektrische Quantenmetrologie, PTB-Braunschweig
Tschirner, Teresa; 2.5, Halbleiterphysik und Magnetismus, PTB-Braunschweig
Momeni, Davood; 2.5, Halbleiterphysik und Magnetismus, PTB-Braunschweig
Chatterjee, Atasi; QUEST, FG 2, Quantenuhren und komplexe Systeme, PTB-Braunschweig
Hohls, Frank; 2.5, Halbleiterphysik und Magnetismus, PTB-Braunschweig
Pierz, Klaus; 2.5, Halbleiterphysik und Magnetismus, PTB-Braunschweig
Scherer, Hansjörg; 2.6, Elektrische Quantenmetrologie, PTB-Braunschweig
Haug, Rolf J.; Leibniz Universität Hannover, Institut für Festkörperphysik, Hannover, GERMANY
Schumacher, Hans Werner; 2.5, Halbleiterphysik und Magnetismus, PTB-Braunschweig
Quelle/Jahr Physical Review Applied: 23 (2025), 014025-1 - 014025-12
Artikelnummer 014025
ISSN 2331-7019
DOI
Verlag College Park, Md.: APS
Zusammenfassung Quantum Hall resistance (QHR) standards play an essential role in the traceability route for the units ohm, farad, ampere, and kilogram in the revised International System of Units (SI). While the primary realization of the unit ohm is still mainly based on Ga⁢As QHR standards in extreme conditions, epitaxial graphene on Si⁢C is a promising alternative to develop QHR standards operating under relaxed conditions due to its wide Landau level splitting and strong Fermi level pinning. Here, we show that epitaxial graphene QHR standards can be operated to reach a high accuracy of less than 2 nΩ/Ω (two parts per billion) at a moderate magnetic flux density of B = 4.5 T, high current of I = 232.5 µA, and easier to access temperature of T = 4.2 K, simultaneously. Repeated measurements in these relaxed conditions over 2.5 years demonstrate the temporal stability and robustness of the QHR standard with an accuracy of 2 nΩ/Ω. Furthermore, the accuracy of the graphene QHR standards has been maintained without any indications of degradation, even after experiencing long-distance transport of more than 800 km between two metrology institutes. When implemented, graphene QHR standards may lead to broader dissemination of primary resistance standards beyond national metrology institutes, extending to calibration laboratories and industry on-site.
Themenbereich der Metrologie Elektrizität und Magnetismus
Forschungsprojekt Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) project Pi385/3-1 within the the FOR5242 research unit ; DFG Germany's Excellence Strategy EXC-2123-EXC2123 Quantum Frontiers - 390837967
Förderinformationen (1) Förderername: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Förderer ID: 0000 0001 2096 9829
Förderer ID Typ: ISNI
Förderprogramm: FOR 5242
Titel der Förderung: Proximity-induced correlation effects in low dimensional systems
Förderungsnummer: Pi385/3-1
Förderinformationen (2) Förderername: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Förderer ID: 0000 0001 2096 9829
Förderer ID Typ: ISNI
Förderprogramm: Germany’s Excellence Strategy-EXC-2123
Titel der Förderung: QuantumFrontiers
Förderungsnummer: 390837967

Zitierung

Yin, Y., Kruskopf, M., Gournay, P., Rolland, B., Götz, M., Pesel, E., Tschirner, T., Momeni, D., Chatterjee, A., Hohls, F., Pierz, K., Scherer, H., Haug, R. J., & Schumacher, H. W. (2025). Graphene quantum Hall resistance standard for realizing the unit of electrical resistance under relaxed experimental conditions. Physical Review Applied, 23, 014025-1–014025-12. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.23.014025

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