Effect of defect-induced cooling on graphene hot-electron bolometers
在高声子温度下，石墨烯中的缺陷介导的电子-声子碰撞（超级碰撞）允许比正常的动量守恒的电子-声子碰撞更大的能量转移和更快的热电子冷却。在声子温度非常低的情况下，无序也会影响电子和声子之间的热流，此时声子的波长超过平均自由程，在这两种情况下，冷却速率都表现出与电子温度的特征性立方幂律关系，这与原始石墨烯的T^4关系明显不同。缺陷诱导冷却对光电子器件性能的影响在很大程度上仍未被探索。在这里，我们研究了基于外延石墨烯量子点的热电子测辐射热计的冷却机制，其中缺陷密度可以通过制造工艺来控制。高缺陷密度的器件符合立方幂律。缺陷引起的冷却产生的热导率随着温度的增加而缓慢增加，从而大大提高了设备的响应度相比，具有较低的缺陷密度和正常碰撞冷却操作的设备。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall
High Thermoelectric Power Factor in Graphene/hBN Devices
纳米级的快速和可控冷却需要高效被动冷却和主动冷却的组合。虽然石墨烯基器件中的被动冷却由于石墨烯非凡的热传导而非常有效，但由于石墨烯的低热电功率因数，主动冷却尚未被认为是可行的。在这里，我们表明，石墨烯的热电性能可以显着提高使用hBN基板，而不是SiO2。我们发现的室温效率的主动冷却，衡量的功率因数乘以温度，达到高达10.35 W/mK的值，对应于两倍以上的最高室温散装功率因数，5 W/mK的YbAl 3，和四倍的最佳二维功率因数，2.5 W/mK，在二硫化钼2。我们进一步表明，在这些设备中的电子空穴水坑区域显着减少。这使得能够在n型和p型集成主动冷却器件中应用塞贝克系数极性的快速栅极控制切换。
2016-07-03 cond-mat.mes-hall
Cooling of photoexcited carriers in graphene by internal and substrate phonons
我们研究了热载流子的能量弛豫石墨烯的光激发通过耦合到本征和远程（衬底）的表面极性声子使用玻尔兹曼方程的方法。我们发现，在常用的极性衬底上的石墨烯中的热光生载流子的能量弛豫，在大多数情况下，是由远程表面极性声子。我们还计算了能量弛豫过程的关键特性，如瞬态冷却时间和稳态载流子温度和光载流子密度，它们分别决定了热电和光伏光响应。衬底工程可以是一个有前途的路线，以有效的光电子器件驱动的热载流子动力学。
2012-08-14 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon cooling in large monolayer graphene devices
我们在低温下对大面积（大于$1,000$ ~ $μ$ m $^2$）单层石墨烯样品进行了热测量，研究了石墨烯的电子-声子热导率。通过使用两个面积相差10倍的大样品，我们能够清楚地显示出电子-声子冷却的面积依赖性。我们发现，在远低于布洛赫-格吕尼森温度$T_\mathrm{BG}$的温度下，电子-声子冷却功率准确地描述了清洁样品的$T^4$温度依赖性预测。使用该模型，我们能够提取作为栅极电压的函数的电子-声子耦合常数和石墨烯电子-晶格变形势的值。我们还提出了在更高的温度下，以上$T_\mathrm{BG}/4$，清洁的限制不再适用的热导率的结果。在这个制度中，我们发现一个冷却功率，这是准确地定性描述，但不是定量的，通过一个模型，该模型预测的非常高的能量声子的发射通过一个无序辅助机制。
2015-05-26 cond-mat.mes-hall
Hot electron cooling by acoustic phonons in graphene
利用液氦温度下的GHz噪声测温技术研究了超热电子在金属石墨烯中的能量损失。我们观察到的电子温度T / V在低偏压下，与热扩散到由Wiedemann-Franz定律所描述的引线。我们报告$T\propto\sqrt{V}$的行为在高偏压，这对应于T4依赖的冷却功率。这是2D声学声子冷却机制的签名。从热方程分析的两个制度，我们提取准确的值的电声声子耦合常数$Σ$在单层石墨烯。我们的测量点晶格无序的重要影响，在减少$Σ$，尚未考虑的理论。此外，我们的研究为石墨烯测热探测器的新兴领域提供了强有力的支持。
2012-08-11 cond-mat.mes-hall
Tunable Ultrafast Thermal Relaxation in Graphene Measured by Continuous-Wave Photomixing
由于石墨烯的电子热容小、电子-声子耦合弱，石墨烯中的热电子效应非常显著，但石墨烯中热电子的动力学和冷却机制还不完全清楚。我们描述了一种新的光电流光谱方法，该方法使用石墨烯光热探测器中的连续波激光的混合来测量作为载流子浓度和温度的函数的石墨烯中的热电子冷却的频率依赖性和非线性。该方法提供了无与伦比的灵敏度的非线性，探测超快冷却的热载流子的光学通量，是数量级小于传统的时域方法，允许精确表征附近的电荷中性的电子-声子冷却。我们的测量结果表明，附近的电荷中性点的非线性功率依赖的电子冷却占主导地位的无序辅助碰撞，而在较高的载流子浓度的常规动量守恒冷却占主导地位的非线性依赖。这些竞争机制的相对贡献可以通过施加栅极电压进行静电调节-这是石墨烯特有的效果。
2016-11-23 cond-mat.mes-hall
Energy Flows in Graphene: Hot Carrier Dynamics and Cooling
热载流子的长寿命可以在材料中产生质的新型响应。这些反应的幅度和时间尺度反映了支配能量流动的机制。我们研究了两个过程的微观结构，这两个过程是能量传输的关键，重点是由于石墨烯独特的材料特性组合而产生的不寻常行为。一个是热载流子产生在其光激发动力学，其中热载流子通过俄歇型载流子-载流子散射级联倍增。热载流子的产生通过升高的电子温度表现出来，可以通过各种方式获得，特别是光学电导率测量。另一个高度关注的过程是电子晶格冷却。我们考察了不同的冷却途径，并讨论了动量守恒的电子-声子散射途径所产生的冷却瓶颈。我们展示了如何通过高阶碰撞-超碰撞-来缓解这个瓶颈，并研究了石墨烯中可能发生的各种超碰撞过程。
2014-10-20 cond-mat.mes-hall
Onset of optical-phonon cooling in multilayer graphene revealed by RF noise and black-body radiation thermometries
我们报告的电子冷却功率测量在几层石墨烯激发焦耳加热的装置相结合的电子和声子浴温度的电子和光学探针的新设置。在低偏置，噪声测温允许我们检索众所周知的声学声子冷却制度低于和高于布洛赫Grüneisen温度，与额外的控制声子浴温度。在高的电偏置，我们显示的相关性的电子温度的直接光学调查的黑体辐射测量，提供更高的精度比噪声测温。在这个制度下，新的有效的弛豫途径，涉及光学模式的发病观察
2018-04-29 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Umklapp-assisted electron-phonon cooling in magic-angle twisted bilayer graphene
莫尔材料中的载流子弛豫测量为微观相互作用提供了独特的探针，特别是那些不易通过传输测量的相互作用。声子间的Umklapp散射是一个普遍存在的动量非守恒过程，它控制着半导体和绝缘体的热导率。相比之下，电子和声子之间的Umklapp散射尚未在实验中得到证实。在这里，我们使用时间和频率分辨的光电压测量作为其复杂的能量途径，包括电子-声子耦合的直接探针，研究了热电子在莫尔石墨烯中的冷却。我们报告了在魔角附近扭曲双层石墨烯的热载流子冷却中的戏剧性加速：从室温到5 K的冷却时间是几皮秒，而在原始石墨烯中耦合到声学声子需要纳秒。我们的分析表明，这种超快冷却是形成超晶格与低能量摩尔声子，空间压缩的电子Wannier轨道，和减少超晶格布里渊区，使Umklapp散射，克服电子-声子动量失配的综合效应。这些结果展示了一种在双电子系统中设计电子-声子耦合的方法，这种方法可以有助于对其输运性质的基本理解，并能够在热管理和超快光电探测中应用。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall
Very Slow Cooling Dynamics of Photoexcited Carriers in Graphene Observed by Optical-Pump Terahertz-Probe Spectroscopy
利用光泵太赫兹探测光谱技术，研究了不同温度下石墨烯中光激发载流子的弛豫动力学。我们发现，在较低的温度下，尾部的弛豫瞬态测量的差分探针传输变得更慢，在低于50 K的温度下延伸超过几百皮秒。我们解释所观察到的弛豫瞬变，由于通过声子发射的光激发载流子的冷却。光激发载流子在低温下的缓慢冷却归因于电子和空穴能量分布的大部分移动到足够接近狄拉克点，使得通过光学声子发射的载流子的带内和带间散射对于从载流子中去除热量变得低效。我们的模型，其中包括带内载流子散射和带间载流子的复合和产生，同意非常好的实验观察。
2011-08-13 cond-mat.mes-hall
Supercollision cooling in undoped graphene
固体中的载流子迁移率通常受到电子-杂质或电子-声子散射的限制，这取决于最频繁发生的事件。载流子与声子和杂质之间的三体碰撞是罕见的;它们被称为超碰撞（SC）。在电子输运中难以捉摸，它们应该出现在弛豫过程中，因为它们允许大的能量转移。如参考文献\onlinecite{Song2012PRL}中所指出的，这是未掺杂石墨烯的情况，其中小费米表面极大地限制了普通碰撞中的允许声子能量。使用电加热和灵敏的噪声测温，我们报告SC冷却扩散单层石墨烯。在低载流子密度和高声子温度下，焦耳功率$P$服从作为电子温度$T_e$的函数的$P\propto T_e^3$定律。它推翻了最近在电阻率测量中观察到的普通碰撞所预期的线性定律。立方定律是SC的特征，并且与最近报道的低于Bloch-Grüneisen温度的金属石墨烯的$T_e^4$依赖性不同。这些超碰撞对于石墨烯在测辐射热和光电探测中的应用是重要的。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall
Competing Channels for Hot Electron Cooling in Graphene
我们报道了高质量双栅单层石墨烯（MLG）pn结器件的温度依赖性光电流测量。一个光热电（PTE）效应支配的光电流响应在我们的设备，使我们能够跟踪热电子温度和探测热电子冷却通道在很宽的温度范围内（4 K至300 K）。在高温（$T > T^*$）下，我们发现峰值光电流和热点尺寸都随温度降低，而在低温（$T < T^*$）下，我们发现相反的情况，即峰值光电流和热点尺寸随温度增加。这种非单调的温度依赖性可以理解为两种热电子冷却路径之间的竞争：（a）在低温下占主导地位的（内在）动量守恒正常碰撞（NC）和（b）在高温下占主导地位的（外在）无序辅助超碰撞（SC）。我们的高品质样品中的门控使我们能够首次在同一设备中解决两个过程。峰值温度$T^*$取决于载流子密度和无序浓度，从而允许以前所未有的方式控制石墨烯的光响应。
2014-03-31 cond-mat.mes-hall
Inelastic scattering and cooling of photoexcited electrons through coupling with acoustic, optic and surface polar optic phonons in graphene
Aligarh Muslim University（阿利加尔穆斯林大学）
声学、光学和表面极性光学声子是三种重要的固有和非固有声子模式，随着温度的升高，它们在衬底上越来越多地填充石墨烯;其与光激发的热载流子在均分制度中的耦合为电子-声子弛豫提供了重要的途径。本文从理论上研究了三种声子模在单层石墨烯中电子散射和冷却现象中的相对重要性，包括它们与超碰撞驱动功率损耗的比较，并在玻尔兹曼输运理论中得到了电子-声子散射率和冷却功率与能量关系的解析公式.所得到的解析解不仅与以前报道的数值积分形式所得到的散射率和冷却功率的结果很接近，而且还使我们能够导出冷却时间和热导的封闭形式的公式。泡利阻塞的重要作用，防止过渡到充满的能量状态也已阐明在估计的散射率和冷却功率密度的所有三种模式。所得到的公式提供了一个更好的洞察热电子现象的动力学给出了明确的看法，影响调查中的运输量的不同变量的相互作用。该公式也可以是潜在的有用的性能优化的运输量的数值优化方法，因为一阶和二阶导数很容易从这些公式推导。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall
Photocurrent measurements of supercollision cooling in graphene
石墨烯中热电子的冷却是激发新的石墨烯基光电和等离子体器件的关键过程，但这种冷却的性质是有争议的。我们提取费米能级附近的热电子冷却速率通过使用石墨烯作为新型光热温度计，测量电子温度（$T(t)$），因为它动态冷却。我们发现石墨烯$p-n$结产生的光电流可以用能量耗散率$C dT/dt=-A(T^3-T_l^3)$很好地描述，其中热容为$C=αT$，$T_l$为基础晶格温度。这些结果与无无序石墨烯系统中电子-声子发射的预测不一致，但与最近的无序增强超碰撞（SC）冷却机制的预测非常吻合。我们发现，SC模型提供了一个完整的和统一的图片附近的费米能级的能量损失在宽范围内的电子（15至$\sim$ 3000 K）和晶格（10至295 K）的温度调查。
2012-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hot-Carrier cooling in Quasi Freestanding Bilayer Graphene with Hydrogen Intercalated Atoms
利用飞秒太赫兹光泵浦探测光谱研究了准自由支撑双层外延石墨烯中热载流子的冷却动力学。我们观察到较长的衰减时间常数，在2.6至6.4 ps的范围内，与以前的研究相比，单层石墨烯，这增加非线性与激发强度。增加的弛豫时间是由于在氢嵌入之后石墨烯层与SiC衬底的解耦，这增加了石墨烯与衬底之间的距离。此外，我们的测量没有表明超碰撞机制与热载流子的冷却过程有关，这最终是通过电子光学声子散射实现的。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sideband ground-state cooling of graphene with Rydberg atoms via vacuum forces
我们提出了一个计划，导致基态冷却的基本面外（弯曲）模式的悬浮石墨烯片。我们的提议利用了受驱动的里德伯原子和石墨烯谐振器之间的耦合，这是由真空力实现的。由于里德伯态的原子极化率很大，卡西米尔-波尔德力比原子在基态中所能达到的相应力大几个数量级。通过玩弄原子和石墨烯膜之间的距离，我们表明，解决边带冷却是可能的，使基本弯曲模式的占用数下降到其量子极限。我们的发现有望激发石墨烯在极低温度下的物理应用。
2019-07-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Joule-Thomson Cooling in Graphene
石墨烯中的电子在一定温度范围内表现出流体动力学行为。我们指出，电流在这个制度可以导致冷却的电子流体由于焦耳-汤姆逊效应。冷却发生在费米液体制度，而狄拉克流体的效果导致加热。
2019-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Disorder-assisted Robustness of Ultrafast Cooling in High Doped CVD-Graphene
狄拉克费米子是单层石墨烯中狄拉克锥附近的低能集体激发，近年来受到低能太赫兹探测的广泛关注。在未掺杂的石墨烯的情况下，人们普遍理解，超快太赫兹热弛豫主要是由电子-声子耦合（EOP）驱动的，其可以延长到数十和数百皮秒。然而，对于表现出负的光致太赫兹电导率的高掺杂石墨烯，在几皮秒的时间尺度上冷却过程的主导方面仍然没有共识。本文系统地研究了石墨烯太赫兹动力学冷却过程中无序辅助的缺陷散射与电子-声子耦合过程之间的竞争，并解开了这两个过程之间的纠缠。我们从实验上验证了超快无序辅助的晶格-声子相互作用，而不是电子-声子耦合过程，将在太赫兹动力学的超快热弛豫中起关键作用。此外，冷却过程具有鲁棒性，其与泵浦波长和外部温度无关。我们的发现有望在CVD-石墨烯中提出一个相当可能的冷却通道，并为石墨烯基光转换器件的设计增加热电子提取效率。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Carrier Multiplication and Cooling in Graphene
时间和角度分辨的光电发射测量显示不同的掺杂水平的两个掺杂的石墨烯样品揭示显着差异的狄拉克锥中的热载流子的超快动力学。在更强的（$n$ -）掺杂的石墨烯中，我们观察到更大的载流子倍增因子（$>$ 3）和明显更快的声子介导的冷却载流子回到平衡相比，在较少的（$p$ -）掺杂的石墨烯。这些结果表明，掺杂水平的仔细调整允许有效地操纵石墨烯对光激发的动态响应。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sympathetic laser-cooling of graphene with Casimir-Polder forces
我们提出了一个方案，通过真空力主动冷却的基本弯曲（平面外）模式的石墨烯片。我们的设置包括在一个冷原子云放置在靠近石墨烯片在几微米的距离。原子通过Casimir-Polder力耦合到石墨烯膜。通过推导出一组自洽的方程，控制原子气体的动力学和石墨烯的弯曲模式，我们表明可以通过主动（激光）冷却原子气体从室温冷却石墨烯。通过选择正确的实验参数，我们能够将石墨烯片冷却到约60微开尔文。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Ultrafast relaxation of hot phonons in Graphene-hBN Heterostructures
快速载流子冷却对于高功率石墨烯基器件是重要的。强耦合光学声子（SCOP）在石墨烯中光激发载流子的弛豫过程中起着重要作用。石墨烯和六方氮化硼（hBN）的异质结构已经显示出异常的迁移率和高饱和电流，这使得它们对于应用是理想的，但是hBN衬底对载流子冷却机制的影响还不清楚。我们使用超快泵浦-探测光谱跟踪石墨烯-hBN异质结构中的热光激发载流子的冷却。我们发现，在hBN上的石墨烯的情况下，载流子的冷却速度比在氧化硅衬底上快四倍，从而克服了困扰石墨烯器件冷却的热声子（HP）瓶颈。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Graphene Electronic Structure And Transport
自2001年成立以来，在六方碳化硅上外延石墨烯的科学和技术已经成熟成为一项重大的国际努力，并有望成为第一个碳电子平台。回顾了石墨烯在电子级碳化硅上外延生长的历史，综述了单层和多层石墨烯在电子级碳化硅上外延生长的独特电子性能。在Si面生长的石墨烯单层中的传输和场效应的早期结果提供了原理证明。除了单层外延石墨烯之外，还关注C面生长的多层石墨烯，其由电子解耦的石墨烯片组成。生产，结构和电子结构进行了审查。使用各种各样的表面，电气和光学探针询问的电子性能，进行了讨论。概述了几种器件原型的最新发展，包括基于外延石墨烯量子霍尔器件的电阻标准和新的双频模拟外延石墨烯放大器。
2010-03-24 cond-mat.mes-hall
A graphene Zener-Klein transistor cooled by a hyperbolic substrate
冷却机制的工程化是纳米电子学中的瓶颈。尽管扩散石墨烯中的热交换主要由缺陷辅助的声学声子散射驱动，但六方氮化硼（hBN）上的高迁移率石墨烯的情况完全不同，其中来自衬底的远程声子的贡献显著。在具有局部栅极的hBN晶体管上的双层石墨烯在其中通过在高偏压下补偿载流子密度和Zener-Klein隧穿（ZKT）的降低来实现几乎完美的电流饱和的状态下被驱动。使用噪声测温，我们表明，这种齐纳-克莱因隧道触发一个新的冷却途径，由于双曲声子极化激元（HPP）的发射hBN的超普朗克制度以外的平衡电子-空穴对。ZKT传输和HPP冷却的组合促进了BN晶体管上的石墨烯作为功率器件和RF电子器件的有价值的纳米技术。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
Gate dependent electronic Raman scattering in graphene
我们报道了在门控单层石墨烯器件中直接观察到的偏振分辨电子拉曼散射。电子拉曼散射光谱的演化与栅极电压和它的偏振依赖性是在完全符合理论预期的非共振拉曼过程，涉及跨狄拉克锥的带间电子-空穴激发。我们进一步表明，电子拉曼散射信号的光谱依赖性可以简单地描述在长波长极限的石墨烯的动态极化率。直接观察石墨烯中狄拉克费米子激发的可能性为石墨烯和其他2D晶体的电子性质的有前途的拉曼研究开辟了道路。
2016-02-13 cond-mat.mes-hall
Phenomenological study of the electronic transport coefficients of graphene
使用半经典的方法和输入的石墨烯的导电性的实验，我们确定的电子传输系数-导电性，导热性和热电性-掺杂的石墨烯的电子密度依赖性。还得到了电导率的电子密度依赖性。最后，我们表明，经典的霍尔效应（低场）在石墨烯中具有相同的形式为独立的电子的情况下，其特征在于由抛物线色散，只要弛豫时间是成比例的动量。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall
Hot-Carrier Cooling in High-Quality Graphene is Intrinsically Limited by Optical Phonons
许多有前途的光电子器件，如宽带光电探测器、非线性频率转换器和用于数据通信系统的构建块，都利用石墨烯中的光激发载流子。对于这些系统，它是必不可少的理解，并最终控制，光致热载流子分布的冷却动力学。然而，仍然有一个积极的辩论不同的机制，有助于热载体冷却。特别是，最终限制冷却动力学的内在冷却机制仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们通过研究两个技术相关的系统来解决这个问题，这两个系统由迁移率> 10，000 cm $^2$高质量石墨烯和不能有效吸收石墨烯电子热的环境组成：WSe $^{-1}$封装的石墨烯和悬浮的石墨烯。我们在室温下使用超快泵浦-探测光谱研究了这两种高质量石墨烯系统的冷却动力学。在这些系统中，通过无序辅助的声学声子散射和向环境的面外热传递进行冷却的效率相对较低，预计冷却时间为数十皮秒。然而，我们观察到更快的冷却，在几皮秒的时间尺度上。我们把这归因于一种内在的冷却机制，在热载流子分布中具有足够动能的载流子发射光学声子。在声子发射期间，电子系统不断地再热化，重新产生具有足够能量的载流子以发射光学声子。我们开发了一个分析模型，解释了所观察到的动态，冷却最终受到限制的光-声声子耦合。这些对石墨烯中热载流子本征冷却机制的基本认识将对石墨烯基光电子器件的发展起到关键的指导作用。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dynamic characteristics of terahertz hot-electron graphene FET bolometers: effect of electron cooling in channel and at side contacts
本研究分析石墨烯沟道FET热电子测辐射热计的工作机制，明确其响应和极限调制频率由2DEG横向热导相关的热电子能量转移效率决定，为器件优化尤其是提升调制频率提供方向。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall
Tuning electronic structure of graphene via tailoring structure: theoretical study
基于第一性原理计算，研究了不同缺陷图案的石墨烯片的电子结构。我们发现缺陷图案可以显著地调节石墨烯的电子结构。三角形图案在费米能级附近产生强局域态，六边形图案在系统中打开带隙。此外，具有锯齿形或扶手椅形边缘的石墨烯纳米带网络的矩形图案表现出半导体行为，其中带隙对纳米带的宽度具有明显的依赖性。对于石墨烯纳米带的网络结构，预测了一些特殊的电子输运通道。
2010-06-15 cond-mat.mes-hall
The effect of bilayer domains on electronic transport properties of epitaxial graphene on SiC
对在碳化硅上的纯单层外延石墨烯（SiC/G）上制造的霍尔条器件的磁输运测量显示出载流子浓度和迁移率在晶片尺寸维度上的非常紧密的分布。相比之下，含有双层石墨烯域的SiC/G器件显示出与双层含量的量相关的电子性质的变化。
2015-02-06 cond-mat.mes-hall
Graphene-based electronic spin lenses
我们从理论上证明了石墨烯中的铁磁正常（FN）界面聚焦具有一定自旋方向的电子波的能力。其本质特征是负折射克莱因隧穿，当F石墨烯的交换能超过其费米能时，它是自旋分辨的。利用这一特性，我们提出了一种石墨烯NFN电子自旋透镜，通过该透镜，非偏振的电子束可以被准直成有限的自旋偏振。我们的研究表明，磁性石墨烯有可能成为最近发现的光子手性超材料的电子对应物，这些材料仅对光子波的圆偏振的一个方向表现出负折射率。
2010-09-05 cond-mat.mes-hall
Valley polarized electronic beam splitting in graphene
我们展示了如何在掺杂石墨烯的三角翘曲效应可以用来产生充分的谷极化电流。我们提出了一个设备，作为一个分束器和这些电子电流的准直器。通过二维光子晶体的光学类比，证明了这一结果。
2007-10-04 cond-mat.mes-hall
Dirac electronic states in graphene systems: Optical spectroscopy studies
从光谱学的角度综述了碳的二维同素异形体，如石墨烯及其双层、多层外延石墨烯、少层Bernal堆叠石墨烯以及三维块状石墨的电子性质。注意力集中在这些系统中的准粒子，这被称为无质量或有质量的狄拉克费米子的相对论性质。
2010-04-17 cond-mat.mes-hall
Tunable Hybridization Between Electronic States of Graphene and Physisorbed Hexacene
通过物理吸附有机分子的非共价官能化提供了一种可扩展的方法，用于修饰石墨烯的电子结构，同时保持其优异的载流子迁移率。在这里，我们研究了长链并苯的物理吸附，即，并六苯及其氟化衍生物全氟并六苯，双层石墨烯可调石墨烯器件使用第一性原理方法。我们发现这些分子的吸附导致在石墨烯的电子结构中形成接近其费米能级的局域态，这可以很容易地通过外部电场进行调谐。电场不仅在双层石墨烯中产生高达250 meV的可变带隙，而且强烈影响分子-石墨烯系统内的电荷再分布。发现这种电荷重新分布足够弱，不会引起强表面掺杂，但足够强，以帮助保持石墨烯的狄拉克点附近的电子态。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall
Theory for the electronic structure of incommensurate twisted bilayer graphene
扭曲双层石墨烯中扭曲角的实验控制还没有报道，其现实结构很可能是不相称的。本文利用紧束缚虚晶近似理论研究了无公度扭曲双层石墨烯的电子性质。该理论给出了石墨烯片间任意无公度扭转角θ时的电子能带结构和局域态密度。在数值计算的局域态密度中观察到了角度相关的范霍夫奇异性。与扫描隧道显微镜和光谱学中的观察一致，我们的理论计算表明，与单层石墨烯相比，石墨烯片之间的旋转角不会导致费米速度的显着降低。所发展的理论是相当普遍的，可以应用于研究任何无公度多层异质结构的电子性质。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall
Twisted nanoporous graphene/graphene bilayers: electronic decoupling and chiral currents
该研究用紧束缚模型与非平衡格林函数揭示NPG/石墨烯双层随扭曲角从强耦合到电子解耦的转变，并发现类Talbot干涉、手性电流及可由STM探测的态密度共振峰。
2024-08-09 cond-mat.mes-hall
Electron cooling with graphene-insulator-superconductor tunnel junctions and applications to fast bolometry
金属-绝缘体-超导体混合结的电子冷却是一种很有前途的固态纳米系统热负荷控制技术。有效的电子冷却的主要瓶颈之一是电子-声子耦合，因为它代表了声子浴的热泄漏通道。石墨烯是一种二维材料，与标准金属相比，其表现出较弱的电子-声子耦合。出于这个原因，我们研究了由两个绝缘体/超导体结接触的石墨烯片组成的石墨烯基系统中的电子冷却。我们表明，通过适当的偏置的石墨烯，其电子温度可以达到基值低于那些在类似的系统的基础上的金属超薄膜。此外，较低的电子-声子耦合反映在泵入超导引线的较低热功率中，从而避免它们过热并保留冷却机制。最后，我们分析了冷却石墨烯作为辐射热传感器的可能应用。我们研究了它的主要品质因数，即响应率，噪声等效功率和响应时间。特别是，我们表明，内置的电子制冷允许达到的顺序为50 nA/pW的响应度和$\rm 10^{-18}\, W\, Hz^{-1/2}$的顺序的噪声等效功率，而响应速度约为10 ns，对应于在20 MHz的顺序的热带宽。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Graphene on graphene antidot lattices: Electronic and transport properties
已知石墨烯双层系统在通过施加垂直电场破坏层对称性时表现出带隙。所得的能带结构类似于具有抛物线色散的常规半导体的能带结构。在这里，我们介绍了一种新型的双层石墨烯异质结构，其中单层石墨烯被放置在另一层石墨烯的顶部，具有规则的反点晶格。我们称这类石墨烯系统为GOAL：石墨烯反点晶格上的石墨烯。通过改变结构几何形状，可以执行能带结构工程以获得线性分散的能带（具有高伴随迁移率），然而可以使其与垂直场有间隙。我们分析了各种类型的GOAL的电子结构和输运性质，并得出有关其性质的一般性结论，以帮助其在实验中的设计。
2015-07-02 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of graphene and graphene nanoribbons with "pseudo-Rashba" spin-orbit coupling
我们讨论了石墨烯和石墨烯纳米带的电子性质，包括“pseudo-Rashba”自旋轨道耦合。在总结了体特性之后，我们首先分析了无限质量和锯齿形边界附近的散射行为。对于低能量，我们观察到强烈的偏离通常的自旋守恒行为在高能量，如反射作为自旋偏振器或开关。由于在非平衡的情况下或当两个单粒子分支之间没有相干性时出现倏逝模，这导致沿着边界方向的自旋极化。然后我们讨论了石墨烯纳米带的自旋和密度分布。
2009-10-07 cond-mat.mes-hall
Effect of heating and cooling of photogenerated electron-hole plasma in optically pumped graphene on population inversion
我们研究了高温下光泵石墨烯层中光生电子空穴等离子体的特性，其中光学声子的发射和吸收的带间和带内过程起着至关重要的作用。考虑了电子-空穴等离子体的加热和冷却以及非平衡光学声子的影响。计算了光泵浦石墨烯层的准费米能级和有效温度随泵浦光强度的变化关系。考虑了动态电导率随抽运强度的变化以及在一定频率范围内电导率变为负值的条件。所考虑的效应可以显著影响与粒子数反转相关的光泵浦石墨烯层中的负动态电导率的实现，并且因此影响在室温下操作的基于石墨烯的太赫兹和红外激光器的实现。
2011-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron cooling in graphene enhanced by plasmon-hydron resonance
本研究利用超快光谱学发现水能加速石墨烯电子冷却，并通过量子理论证明该现象源于石墨烯表面等离子体模式与水电荷涨落（水摆动模式）的共振，为量子摩擦机制提供了实验证据。
2023-05-07 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Electronic fibre in graphene
我们从理论上研究了石墨烯上p-n-p结的传输特性。在这里，我们表明，电子输运性质与光传播提出了深刻的类比。它起源于狄拉克费米子和光子的线性光谱之间的相似性，服从麦克斯韦方程组。我们证明了p-n-p沟道作为一个电子纤维，其中电子沿沟道传播没有耗散。
2011-02-26 cond-mat.mes-hall
Single layer graphene with electronic properties as gated bilayer
我们证明，单层石墨烯表现出双层的电子结构时，它连接到两个门控双层。门控双层的能隙特性在单层中被诱导，并且它持续分离双层的距离高达20 nm。最重要的是，我们报告的外观拓扑保护的无隙状态本地化在一个单一的石墨烯层时，遥远的双层不同的堆叠顺序。一维电流在单层石墨烯中的拓扑状态下流动，这一发现表明石墨烯在纳米电子学中的新开发。
2019-06-24 cond-mat.mes-hall
Studying the electronic and phononic structure of new graphene allotrope: Penta-graphane
在本文中，我们介绍了一种新的结构类似的石墨烷，我们称之为五石墨烷。该结构通过将氢添加到五石墨烯键来获得。研究了五石墨烷的电子结构和声子结构。我们首先利用广义梯度近似计算了能带结构。
2015-11-28 cond-mat.mes-hall
Electronic Structure of gated graphene and graphene ribbons
我们研究了门控石墨烯片的电子结构。我们考虑无限的石墨烯和有限宽度的带。在Hartree近似下，自洽地计算了电注入载流子之间的库仑相互作用以及与外部栅极的耦合。我们计算额外的载流子的平均密度，$n_{2D}$，被占用的子带的数量和密度分布作为门电位$V_g$的函数。我们讨论了量子校正的经典电容，我们计算的阈值$V_g$以上的半导体扶手椅带进行。我们发现，理想的宽带的理想电导是成正比的栅电压的平方根。
2007-02-20 cond-mat.mes-hall
Tuneable electronic properties in graphene
新型材料在未来的应用中有很大的需求。石墨烯（一个原子厚的碳层）的发现为利用前所未有的物理现象的独特器件架构和功能提供了希望。在双栅结构中嵌入石墨烯材料的能力允许在芯片上实现单层石墨烯中的相对论隧穿实验，发现双层石墨烯中的栅极可调带隙和三层石墨烯中的栅极可调带重叠。在这里，我们讨论了最近的进展，在物理和纳米技术制造的双栅单层和少层石墨烯器件。
2011-01-23 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of graphene: a perspective from scanning tunneling microscopy and magneto-transport
本文综述了石墨烯电子性质的实验研究进展，以及不同衬底、磁场和超导体对石墨烯电子性质的影响。重点是使用扫描隧道显微镜，光谱学，运输和磁运输技术获得的结果。
2012-04-20 cond-mat.mes-hall
Weiss oscillations in the electronic structure of modulated graphene
我们提出了一个在垂直磁场存在下的调制石墨烯的电子结构的理论研究。确定了该系统中Dirac电子的态密度和带宽。不寻常的外斯振荡的带宽和态密度的外观是这项工作的主要重点。
2007-09-17 cond-mat.mes-hall
Double-periodic quasi-periodic graphene superlattice: non-Bragg band gap and electronic transport
研究了双周期序列的准周期石墨烯超晶格中的电子带隙和输运性质。发现这种准周期结构可以具有零平均波数（零- $\bar{k}$）带隙，它与一个不寻常的狄拉克点有关.与布喇格带隙不同，零$\bar{k}$带隙对入射角不敏感，对晶格常数具有鲁棒性。比较了不同序列的石墨烯超晶格中Dirac点和多Dirac点的位置。在石墨烯超晶格中的零- $\bar{k}$带隙上的电子输运的控制可以促进许多石墨烯基电子器件的开发。
2012-09-26 cond-mat.mes-hall
Vacuum Annealed Cu contacts for graphene electronics
我们提出了转移长度法测量铜和石墨烯之间的接触电阻，和一种方法，以显着降低接触电阻的真空退火。即使在具有严重污染的触点的样品中，触点在退火后也显示出非常低的接触电阻。由于Cu的普遍使用，以及它与石墨烯的低化学反应性，热退火对于未来需要具有低接触电阻的非扰动接触的石墨烯器件将是重要的。
2011-08-22 cond-mat.mes-hall
Electronic structure and transport in graphene: quasi-relativistic Dirac--Hartry--Fock self-consistent field approximation
应用二次量子化自洽Dirac-Hartree- Fock方法考虑单层石墨烯的电子性质，考虑自旋极化态，可以相干地解释石墨烯能带小间隙和载流子不对称性的实验结果，提出了价区和传导区位移的描述，并给出了电子和空穴回旋质量的很好的理论估计，与已知的实验数据一致。
2013-09-07 cond-mat.mes-hall
Adsorption of molecular oxygen on doped graphene: atomic, electronic and magnetic properties
采用密度泛函理论研究了分子氧在B、N、Al、Si、P、Cr和Mn掺杂石墨烯上的吸附，以阐明O2是否可以改变掺杂石墨烯用于气敏、电子和自旋电子器件的可能性。O2在B和N掺杂的石墨烯上物理吸附，吸附能小，离石墨烯平面的距离远，说明不会发生氧化;在Al、Si、P、Cr和Mn掺杂的石墨烯上观察到化学吸附。X-C（X代表掺杂剂）相对于CC键的较大键长所引起的局部曲率在这种化学吸附中起着非常重要的作用。O2的化学吸附导致掺杂石墨烯的电子结构和局域自旋极化发生剧烈变化，特别是O2在Cr掺杂石墨烯上的化学吸附是反铁磁性的。电子态密度分析表明，氧与掺杂剂杂化的贡献主要来自p或d轨道。自旋密度分析表明，磁化强度主要分布在掺杂原子周围，这可能是造成近藤效应的原因。这些特殊的性质为石墨烯工程领域中控制电子性质和自旋极化提供了一个很好的选择。
2010-04-16 cond-mat.mes-hall
Perfectly Conducting Graphene Electronic Waveguide with Curved Channels
本文采用非平衡格林函数方法，从理论上研究了弯曲石墨烯波导的电子输运性质。系统地研究了受限波导模式与电势差、波导宽度和侧势垒的关系。通过双端电子输运计算，我们表明，约束波导模式的电导是相当强大的对波导的弯曲程度，在一致的带不敏感的侧势垒。完美导电通道的这一发现有力地表明了将石墨烯波导应用于低功率纳米电子学设计的可能性。
2017-04-05 cond-mat.mes-hall
Electronic Structure and Transport in Graphene/Haeckelite Hybrids: An {\em Ab Initio} Study
我们结合{ \em ab initio}密度泛函理论（DFT）的结构研究与DFT为基础的非平衡格林函数计算，探讨非六方环的存在如何影响石墨结构中的电子输运。我们发现，无限的单层，有限宽度的纳米带和纳米管形成的5-8 haeckelite只有5-和8-元环通常比他们的石墨烯为基础的同行更导电。完美的石墨结构中存在的海克石缺陷线，CVD生长的石墨烯中的晶界的模型，增加了电子导电性，并使其高度各向异性。
2015-02-25 cond-mat.mes-hall
Direct electronic measurement of Peltier cooling and heating in graphene
热电效应允许从废热产生电力以及冷却和加热的电气控制。值得注意的是，这些效应对费米能周围的态密度的不对称性也非常敏感，因此可以作为纳米级电子结构扭曲的探针。在这里，我们认为二维石墨烯作为一种优秀的纳米碳材料，探索电子和热传输现象之间的相互作用，通过提出一个直接和定量测量的Peltier组件的电子冷却和加热的石墨烯。由于包括纳米级温度计的架构，我们检测到的Peltier组件调制高达15 mK的电流为20 $μ$ A在室温下，并观察到电子和空穴制度的Peltier冷却和加热之间的完全逆转。这种基本的热力学性质是研究二维材料中纳米级热电输运的补充工具。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
