We report the temperature dependent electrical transport properties of gated bilayer graphene devices. We see a clear evidence of insulating behavior due to electron-hole charge puddles. The electrical resistivity increases while the mobility decreases with decreasing temperature, a characteristic due to carrier inhomogeneity in graphene. The theoretical fittings using an empirical formula of single electron tunneling indicate that electrical resistivity follows a universal curve with a scaling parameter. The scaling parameter is determined to be a measure of the fluctuations in the electron-hole puddle distribution.

1.
A. H.
Castro Neto
,
F.
Guinea
,
N. M. R.
Peres
,
K. S.
Novoselov
, and
A. K.
Geim
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
109
(
2009
).
2.
K. S.
Novoselov
,
A. K.
Geim
,
S. V.
Morozov
,
D.
Jiang
,
M. I.
Katsnelson
,
I. V.
Grigorieva
,
S. V.
Dubonos
, and
A. A.
Firsov
,
Nature
438
,
197
(
2005
).
3.
Y. B.
Zhang
,
Y. W.
Tan
,
H. L.
Stormer
, and
P.
Kim
,
Nature
438
,
201
(
2005
).
4.
X.
Du
,
I.
Skachko
,
A.
Barker
, and
E. Y.
Andrei
,
Nature Nanotechnol.
3
,
491
(
2008
).
5.
K. I.
Bolotin
,
K. J.
Sikes
,
Z.
Jiang
,
M.
Klima
,
G.
Fudenberg
,
J.
Hone
,
P.
Kim
, and
H. L.
Stormer
,
Solid State Commun.
146
,
351
(
2008
).
6.
Y.
Zhang
,
T.-T.
Tang
,
C.
Girit
,
Z.
Hao
,
M. C.
Martin
,
A.
Zettl
,
M. F.
Crommie
,
Y. R.
Shen
, and
F.
Wang
,
Nature
459
,
820
(
2009
).
8.
B. E.
Feldman
,
J.
Martin
, and
A.
Yacoby
,
Nat. Phys.
5
,
889
(
2009
).
9.
S.-G.
Nam
,
D.-K.
Ki
, and
H.-J.
Lee
,
Phys. Rev. B
82
,
245416
(
2010
).
10.
G.
Kalon
,
Y. J.
Shin
, and
H.
Yang
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
233108
(
2011
).
11.
E. H.
Hwang
and
S.
Das Sarma
,
Phys. Rev. B
82
,
081409
R
(
2010
).
12.
J.-H.
Chen
,
C.
Jang
,
S.
Xiao
,
M.
Ishigami
, and
M. S.
Fuhrer
,
Nat. Nanotechnol.
3
,
206
(
2008
).
13.
G.
Kalon
,
Y. J.
Shin
,
V. G.
Truong
,
A.
Kalitsov
, and
H.
Yang
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
083109
(
2011
).
14.
Y. J.
Shin
,
Y.
Wang
,
H.
Huang
,
G.
Kalon
,
A. T.
Wee
,
Z.
Shen
,
C. S.
Bhatia
, and
H.
Yang
,
Langmuir
26
,
3798
(
2010
).
15.
Y. J.
Shin
,
J. H.
Kwon
,
G.
Kalon
,
K. T.
Lam
,
C. S.
Bhatia
,
G.
Liang
, and
H.
Yang
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
262105
(
2010
).
16.
Y. J.
Shin
,
G.
Kalon
,
J.
Son
,
J. H.
Kwon
,
J.
Niu
,
C. S.
Bhatia
,
G.
Liang
, and
H.
Yang
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
252102
(
2010
).
17.
L. M.
Malard
,
M. A.
Pimenta
,
G.
Dresselhaus
, and
M. S.
Dresselhaus
,
Phys. Rep.
473
,
51
(
2009
).
18.
A. C.
Ferrari
,
Solid State Commun.
143
,
47
(
2007
).
19.
S. V.
Morozov
,
K. S.
Novoselov
,
M. I.
Katsnelson
,
F.
Schedin
,
D. C.
Elias
,
J. A.
Jaszczak
, and
A. K.
Geim
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
016602
(
2008
).
20.
W.
Zhu
,
V.
Perebeinos
,
M.
Freitag
, and
P.
Avouris
,
Phys. Rev. B
80
,
235402
(
2009
).
21.
M.
Mucha-Kruczynski
,
E.
McCann
, and
V. I.
Fal'ko
,
Semicond. Sci. Technol.
25
,
033001
(
2010
).
22.
E. R.
Mucciolo
and
C. H.
Lewenkopf
,
J. Phys.: Condens. Matter
22
,
273201
(
2010
).
23.
Y.-F.
Chen
,
M.-H.
Bae
,
C.
Chialvo
,
T.
Dirks
,
A.
Bezryadin
, and
N.
Mason
,
J. Phys.: Condens. Matter
22
,
205301
(
2010
).
24.
D.
Goldhaber-Gordon
,
J.
Gores
,
M. A.
Kastner
,
H.
Shtrikman
,
D.
Mahalu
, and
U.
Meirav
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
5225
(
1998
).
25.
J.
Nygard
,
D. H.
Cobden
, and
P. E.
Lindelof
,
Nature
408
,
342
(
2000
).
26.
H.
Yang
,
S.-H.
Yang
, and
S. S. P.
Parkin
,
Nano Lett.
8
,
340
(
2008
).
27.
J.-H.
Chen
,
L.
Li
,
W. G.
Cullen
,
E. D.
Williams
, and
M. S.
Fuhrer
,
Nat. Phys.
7
,
535
(
2011
).
28.
J.
Jobst
and
H. B.
Weber
,
Nat. Phys.
8
,
352
(
2012
).
29.
X.
Zhang
,
Q. Z.
Xue
, and
D. D.
Zhu
,
Phys. Lett. A
320
,
471
(
2004
).
30.
G. L.
Creeth
,
A. J.
Strudwick
,
J. T.
Sadowski
, and
C. H.
Marrows
,
Phys. Rev. B
83
,
195440
(
2011
).
31.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4769042 for the measured carrier concentration and the magnetoresistance data.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.