Robust quantum Hall resistance standard from uniform wafer-scale epitaxial graphene on SiC

F François Couëdo (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE) 1 , 29 Avenue Roger Hennequin, 78197 Trappes,) C Chiara Mastropasqua (Université Côte d'Azur, CNRS, Centre de Recherche sur l'Hétéroépitaxie et ses applications (CRHEA) 2 , rue Bernard Grégory, Valbonne,) A Aurélien Theret (Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N) 3 , Palaiseau,) D Dominique Mailly (Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N) 3 , Palaiseau,) A Adrien Michon (Université Côte d'Azur, CNRS, Centre de Recherche sur l'Hétéroépitaxie et ses applications (CRHEA) 2 , rue Bernard Grégory, Valbonne,) M Mathieu Taupin (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE) 1 , 29 Avenue Roger Hennequin, 78197 Trappes,)

Abstract

We report high-precision resistance measurements on quantum Hall resistance devices fabricated from uniform epitaxial graphene grown by propane-hydrogen chemical vapor deposition on a two-inch silicon carbide substrate. Through molecular doping, we achieve a low carrier density regime (ns< 1.5 × 1011 cm−2) combined with high mobility (μ ≥ 6000 cm2 V−1 s−1) at low temperature. Accurate quantization of the Hall resistance is demonstrated at magnetic flux densities as low as 3.5 T, temperatures up to 8 K, and measurement currents up to 325 μA, with relative measurement uncertainties of a few parts per billion. A stability diagram mapping dissipation as a function of temperature and current provides insight into optimal doping conditions that maximize the breakdown current. All measurements were carried out in a pulse-tube-based cryomagnetic system, enabling simplified and continuous operation of the quantum Hall resistance standard without liquid helium consumption.

Article Details

Volume / Issue Vol. 128, Issue 3
Published January 19, 2026
ISSN 0003-6951
Publisher American Institute of Physics

Journal Info

Applied Physics Letters

American Institute of Physics

ISSN: 0003-6951 Physical Sciences

Authors (6)

F

François Couëdo

Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE) 1 , 29 Avenue Roger Hennequin, 78197 Trappes,

C

Chiara Mastropasqua

Université Côte d'Azur, CNRS, Centre de Recherche sur l'Hétéroépitaxie et ses applications (CRHEA) 2 , rue Bernard Grégory, Valbonne,

A

Aurélien Theret

Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N) 3 , Palaiseau,

D

Dominique Mailly

Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N) 3 , Palaiseau,

A

Adrien Michon

Université Côte d'Azur, CNRS, Centre de Recherche sur l'Hétéroépitaxie et ses applications (CRHEA) 2 , rue Bernard Grégory, Valbonne,

M

Mathieu Taupin

Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE) 1 , 29 Avenue Roger Hennequin, 78197 Trappes,