Raman Linewidth Contributions from Four-Phonon and Electron-Phonon Interactions in Graphene
拉曼峰位置和线宽提供了对材料中声子非谐性和电子-声子相互作用（EPI）的深入了解。对于单层石墨烯，先前的第一性原理计算已经产生了随着温度升高而减小的线宽，这与测量结果相反。在这里，我们明确地考虑四声子非谐性，声子重整化和电子-声子耦合，并发现所有这些都是重要的，成功地解释了$G$峰频移和线宽在我们的悬浮石墨烯样品在很宽的温度范围内。四声子散射贡献了随温度增加的显著线宽，而EPI的温度依赖性被发现在掺杂阈值（$\hbarω_G/2$，其中$ω_G$是$G$声子的频率）以上被反转。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hopping-resolved electron-phonon coupling in bilayer graphene
在本文中，我们研究了双层石墨烯中的电子-声子耦合，作为层间跳跃相关的多层石墨烯的典型情况。使用密度泛函理论（DFT）的背景下，并使用不同的光学声子位移的冻结声子的方法，我们能够定量地评估与每个跳跃项$γ_i$相关的电子-声子耦合$α_i$。这种分析还揭示了一个简单的标度律之间的跳跃项$γ_i$和电子-声子耦合$α_i$，这超出了具体的DFT技术。
2012-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Thermal Conduction in Graphene
从理论上研究了单层石墨烯的声子热导率。用价力场方法计算了石墨烯晶格中所有极化方向和晶向的声子色散。利用精确的声子色散和布里渊区，并考虑动量和能量守恒定律允许的所有声子弛豫通道，精确地处理了三声子Umklapp过程。石墨烯的独特性体现在二维声子态密度和对声子Umklapp散射相空间的限制上。缺陷和石墨烯边缘上的声子散射也被包括在模型中。的Gruneisen参数，这是确定从从头算理论作为声子波矢量和偏振分支的函数，并从实验值的范围内进行计算。据发现，单层石墨烯的近室温热导率，计算与现实的Gruneisen参数，是在〜 2000 - 5000 W/mK的范围内，这取决于缺陷浓度和粗糙度的边缘。由于较长的声子平均自由程，即使在室温下，石墨烯边缘也对热导率产生强烈影响。所得到的结果是在良好的协议与最近的测量悬浮石墨烯的热导率。
2009-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phononics in Low-Dimensions: Engineering Phonons in Nanostructures and Graphene
声子-晶格振动的量子-在材料中的所有电，热和光学现象中显示自己。纳米结构为调整声子能谱和特定应用材料的相关性质提供了令人兴奋的机会。随着石墨烯和二维范德华材料的出现，声子输运和声子相互作用的受控修改（称为声子工程或声子学）的可能性进一步增加。我们描述了用于调谐的声子谱和控制的低维材料通过带状边缘，晶界，同位素组成，缺陷浓度，和原子平面取向的热性能的方法。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phononic thermal transport along graphene grain boundaries
我们发现，声子在石墨烯的热输运是不能免疫的晶界（GB）沿温度梯度的方向排列。非平衡态分子动力学模拟揭示了声子热导率（$κ_p$）沿线性超窄晶界包括纵向重复的五边形-七边形位错的大幅减少。格林函数计算和谱能量密度分析表明，$κ_p$是周期性应变场的复杂表现，表现为具有漫反射和镜面声子反射的反射式衍射光栅，是声子-声子非谐散射源。我们的研究结果提供了新的见解的完整性的声子热输运GB石墨烯。
2021-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Concomitant enhancement of electron-phonon coupling and electron-electron interaction in graphene decorated with ytterbium
电子-电子相互作用和电子-声子耦合之间的相互作用一直是石墨烯中的关键问题之一，因为它可以提供有关外来原子增强石墨烯中电子-声子耦合的起源的信息。在碳化硅衬底上的镱修饰的石墨烯，电子-声子耦合表现出强烈的增强相比，生长的石墨烯。基于角分辨光电子能谱的研究，镱的存在也被发现导致费米速度的降低，揭示了费米液体理论中电子-电子相互作用的增强。我们的研究结果的电子-电子相互作用和电子-声子耦合的同时增强表明，在石墨烯装饰与外来原子的两个代表性的多体相互作用之间的相互作用的可能性。
2020-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical generation and detection of local non-equilibrium phonons in suspended graphene
悬浮石墨烯的不同的一阶和二阶拉曼峰的测量的频率和强度被用于示出光学声子和不同的声学声子偏振被驱动出亚微米激光光斑内的局部平衡。实验结果与基于第一性原理的多温度模型相关联，表明弯曲声子的等效局部温度比其他声子极化的等效局部温度低得多。这一发现揭示了弯曲模与热电子和光学声子之间的弱耦合。由于石墨烯的固有热导率在很大程度上归因于弯曲声子的贡献，因此观察到的局部非平衡现象对于理解石墨烯基电子和光电子器件中的能量耗散过程以及石墨烯和其他二维材料中热输运的拉曼测量具有重要意义。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Prediction of Phononic Thermal Conductivity of Silicene: a Comparison with Graphene
除了石墨烯之外，人们对二维材料在基础科学和技术应用方面都有很大的兴趣。硅烯是石墨烯的硅对应物，已被证明具有比石墨烯更好的电子性质。然而，其热输运性质尚未得到充分研究。在本文中，我们应用基于第一性原理的声子玻尔兹曼输运方程来研究硅烯的热导率以及声子散射机制。虽然石墨烯和硅烯都是二维晶体，具有相似的晶体结构，但我们发现硅烯中的声子输运与石墨烯中的声子输运有很大的不同。硅烯的热导率相对于样品尺寸呈对数增加，这是由于声学面内声子模式的散射率小，而石墨烯的热导率是有限的。对声子散射通道的详细分析表明，由于弯折结构引起的声离面（ZA）声子模的线性色散，使得硅烯中的长波长纵向声（LA）声子模的散射不如石墨烯中的有效.与石墨烯相比，其中大部分热量由声学面外（ZA）声子模式携带，硅烯中的ZA声子模式对总热导率的贡献仅为~10%，这也可以归因于屈曲结构。这种使用基于第一原理的计算对硅烯和石墨烯的声子输运和热导率进行的系统比较，为其他二维材料（如二维过渡金属二硫属化物）提供了一些线索。
2014-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diffraction and near-zero transmission of flexural phonons at graphene grain boundaries
已知石墨烯晶界会影响声子输运和热导率，这表明它们可以用于设计石墨烯的声子性质。本文采用分子动力学研究了两个屈曲晶界对长波长弯曲声学声子的影响。由于其对热传输的重要性，选择了弯曲声学模式。据发现，通过边界的传输被强烈抑制的入射角接近35 $^\circ$。此外，晶界被发现作为衍射光栅的声子。
2015-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Control over Phonon Polarization in Strained Graphene
我们利用磁-声子共振研究了悬浮单轴应变石墨烯中声子极化的可调谐性。单轴应变提升了LO和TO声子的简并度，产生两个交叉线偏振声子模和拉曼G峰的分裂。我们利用石墨烯中强的电子-声子耦合和磁-声子共振的非共振耦合来诱导门可调谐的圆声子二向色性。这与应变诱导的G峰分裂一起，使我们能够可控地将两个线性极化的G模式声子调谐为圆形声子模式。我们能够纯粹通过静电场实现高达40%的圆声子极化，并且可以通过从电子到空穴掺杂的调谐来反转其符号。这提供了对声子角动量的前所未有的静电控制，这为声子应用铺平了道路。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Coulomb and electron-phonon interactions in graphene
通过重整化群方法，我们考虑了电子-声子相互作用和强库仑相互作用的相互影响。我们发现库仑相互作用增强了电子与谷间A1光学声子的耦合，但对谷内E2声子的耦合没有增强。
2008-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Giant Quantized Phonon Modes in Graphene via Tunneling Spectra
声子是晶格的基本振动模式，通过电子-声子相互作用在决定材料的电子性质方面起着至关重要的作用。然而，在电学测量中，直接探测材料的声子模式已被证明是困难的。本文报道了在磁场作用下，利用隧道谱观测石墨烯单层中K和K离面声子的巨量子化声子峰，这种方法通常被用来测量材料的局域电子性质.垂直的磁场将石墨烯中的无质量狄拉克费米子量子化为离散的朗道能级（LL）。我们证明了准粒子的声子在石墨烯的发光层中的发射或吸收产生了一个新的离散态序列：量子化声子模。在我们的隧穿谱中，由于K和K面外声子打开了一个非弹性隧穿通道，所观察到的声子峰的强度大约是LL的50倍。我们还表明，它是可能的开关量子声子模式在纳米尺度上通过控制石墨烯和支撑衬底之间的相互作用。
2019-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Circular dichroism of magneto-phonon resonance in doped graphene
研究了单层石墨烯中E $_{2g}$声子在高达29 T的磁场中的偏振分辨拉曼散射响应。观察到E $_{2g}$声子仅与基本朗道能级间激发（涉及n=0朗道能级）的杂化，并且仅在圆交叉偏振激发和散射光的两种构型中的一种中观察到这种杂化。磁-声子共振的这种极化各向异性被示出为相对强掺杂的石墨烯样品所固有的，其中载流子浓度对于沉积在SiO $_2$上的石墨烯是典型的。
2012-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Phonons Following Electron Relaxation Stages in Photo-excited Graphene
本文利用第一性原理计算研究了光激发石墨烯中电子弛豫各阶段的动力学声子行为，揭示了光致声子硬化、非绝热性增强及相干声子产生等机制，为理解非平衡声子修饰和光致相变提供了理论基础。
2023-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Topological Weyl-like Phonons and Nodal Line Phonons in Graphene
通过第一性原理计算和模型分析，我们预测了传统的二维石墨烯在其声子谱中具有拓扑声子类Weyl点（PWs）和声子节线（PNL）。石墨烯的声子色散承载三个I型PW（在BZ角\emph{K}和\emph{K} '处的PW 1和PW 2两者，以及沿着$Γ$-\emph{K}线定位的PW 3）、沿着$Γ$-\emph{M}线定位的一个II型PW 4、以及围绕$q_{x,y}$平面中的中心$Γ$点的一个PNL。计算结果进一步揭示，在整个BZ中，Berry曲率为零，只有这四对Weyl类声子的位置例外，在这些位置处，Berry曲率出现非零奇异值，Berry相位为$π$或- $π$，从而证实了BZ的拓扑非平凡性.拓扑保护的非平凡的声子边缘状态也已被证明沿两个扶手椅边缘和扶手椅边缘的边界。这些结果将为进一步研究石墨烯的拓扑声子性质铺平道路，例如具有抑制后向散射的声子相消干涉和本征声子量子霍尔效应。
2019-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted carrier cooling in h-BN/graphene van der Waals heterostructures
作为超薄导体-绝缘体结应用于光电子器件中，需要详细研究h-BN和石墨烯究竟如何杂化。在这里，我们提出了一个全面的从头算研究的热载流子动力学的电子-声子散射在h-BN/石墨烯界面，使用石墨（散装），单层和双层石墨烯作为基准材料。与单层石墨烯相反，所有多层结构都具有促进载流子热化的低能光学声子模式。我们发现，h-BN/石墨烯界面代表了一个例外，低能光学声子和电子之间的耦合相对较弱。因此，从石墨烯已知的热化瓶颈效应在与h-BN的杂交中幸存下来，但在考虑的所有其他双层和多层情况下大大减少。此外，我们还表明，与石墨相比，双层石墨烯中的量子限制对热化时间没有显着影响，因此双层石墨烯可以作为体相对应物的极小模型。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Transport in Graphene, Few-Layer Graphene and Graphene Nanoribbons
石墨烯独特的热传导特性的发现，引发了二维材料系统中声子输运的理论和实验研究的热潮。迅速发展的石墨烯热场从理论物理到实际工程应用。在这篇特邀评论中，我们概述了不同的理论方法，用于描述声子在石墨烯中的传输，并提供与现有的实验热导率数据的比较。重点分析了石墨烯和少层石墨烯的声子热导率的最新理论结果，以及应变、缺陷、同位素和边缘散射对这些材料系统中声子输运的影响。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical characterization of electron-phonon interactions at the saddle point in graphene
从实验和理论上研究了石墨烯鞍点吸收峰附近电子-声子相互作用的作用。多个非相互作用的石墨烯层的差分光学透射谱揭示了电声声子耦合在能带结构重整化中所起的主导作用。使用玻恩近似的电子-声子耦合和实验估计的动态声子晶格温度，我们推导出的有效声学变形势为$D^{\rm ac}_{\rm eff} \simeq 5$ eV。这个值与最近的理论预测一致，但与使用电输运测量获得的结果有很大不同。
2013-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface polar optical phonon interaction induced many-body effects and hot-electron relaxation in graphene
我们从理论上研究了极性材料衬底上石墨烯中电子-表面光学声子相互作用效应的各个方面。我们计算的电子自能在表面声子介导的电子-电子相互作用的存在下，专注于如何线性手性石墨烯色散重整化的表面声子。利用多体微扰理论计算了考虑电子-极性光学声子相互作用的石墨烯中的电子自能和准粒子谱函数。计算了自由电子在介质基片中与表面光学声子极性相互作用的散射率随电子能量、温度和载流子密度的变化。讨论了屏蔽对自能和散射率的影响。我们的理论提供了一个全面的定量（和定性）图片表面声子相互作用诱导的多体效应和热电子弛豫狄拉克材料。
2013-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectroscopy of magneto-phonon resonances in Graphene and Graphite
当朗道能级之间的能量间隔被连续调谐以跨越光学声子模式的能量时，磁-声子共振或MPR发生在半导体材料中。MPR已在体半导体、二维系统和量子点中被大量探索。近年来，人们对石墨烯中Dirac费米子磁激子的MPR相互作用产生了极大的兴趣，并在理论上提出和实验上观察到了偶宇称E2 g长波光学声子模的丰富的分裂和反交叉现象。已发现MPR关键地取决于石墨烯层中的无序。这一特性为研究原子层中无序和相互作用之间的相互作用创造了新的场所。我们在这里回顾MRP在石墨烯的基本原理和实验拉曼散射工程，导致这些现象在石墨烯和石墨的观察。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-Induced Transparency in Functionalized Single Layer Graphene
在本文中，谷间散射被用来解释掺杂和无序单层石墨烯的红外光谱中的异常反共振。我们目前的红外光谱测量石墨烯接枝与碘苯基部分在反射显微镜和透射配置。与原始石墨烯的无特征光谱相比，观察到在与靠近Γ和K点的声子模式对应的能量处的不对称透明窗口。这些不对称的反共振被证明是变化的化学势的函数。我们提出了一个模型，其中涉及相干带内散射的缺陷和声子，从而放宽了光学选择规则禁止访问${\bf q} \neq$ Γ声子。这种新现象的解释是支持我们的数值模拟再现实验功能。
2015-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimized Tersoff and Brenner empirical potential parameters for lattice dynamics and phonon thermal transport in carbon nanotubes and graphene
我们研究了常用的Tersoff和Brenner经验原子间势的背景下的声子分散在石墨烯。我们已经找到了一个参数集，为每个经验势，提供了改进的拟合一些结构数据和平面内的声子色散数据的石墨。这些优化的参数集产生的值的声学声子的速度与测量数据更好地吻合。它们还提供了单壁碳纳米管中的晶格热导率值，与从原始参数集获得的值相比，这些值得到了相当大的改善。
2010-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier Recombination and Generation Rates for Intravalley and Intervalley Phonon Scattering in Graphene
给出了石墨烯中谷内和谷间声子散射的电子-空穴产生率和复合率。在带中心（$Γ$点）附近的横向和纵向光学声子模（$E_{2g}$模）对谷内带间载流子散射有贡献。在区边缘（$K(K')$点），只有横向光学声子模式（$A'_{1}$ -模式）有助于显着的谷间带间散射的复合速率快于由于区中心声子。计算的复合时间范围从小于一皮秒到超过几百皮秒，是温度和电子和空穴密度的强函数。理论计算与实验测量的石墨烯中光激发载流子的复合率吻合得很好。
2009-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon losses due to electron-phonon scattering: the case of graphene encapsulated in hexagonal Boron Nitride
封装在六方氮化硼（hBN）板之间的石墨烯片由于来自诸如库仑杂质和波纹的非本征无序源的非常有限的散射而显示出极好的电子性质。因此，这些样品有望成为在宽光谱范围内高度可调谐的低损耗等离子体激元的理想平台。在这篇文章中，我们提出了一个理论的集体电子密度振荡的石墨烯片封装在两个hBN半无限板（hBN/G/hBN）。石墨烯等离子体激元与hBN光学声子杂交，形成混合等离子体激元-声子（HPP）模式。我们专注于这些模式对石墨烯的声学声子和hBN光学声子的散射，预计在hBN/G/hBN堆叠中发挥关键作用的两个散射源。我们发现，在室温下，对石墨烯的声学声子的散射是hBN/G/hBN堆叠的主要限制因素，产生$50$-$60$的顺序的混合等离子体-声子模式的理论逆阻尼比，具有对载流子密度的弱依赖性和对照明频率的强依赖性。我们证实，等离子体激元的寿命是不直接相关的流动性：事实上，它可以是反相关的。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Double-resonant LA phonon scattering in defective graphene and carbon nanotubes
我们目前的测量$D''$拉曼模式在石墨烯和碳纳米管在不同的激光激发能。在1050 - 1150 cm $^{-1}$附近的喇曼模起源于纵向声学（LA）声子与缺陷的双共振散射过程。我们研究了它对激光激发能、石墨烯层数和碳纳米管直径的依赖性。我们分配这个拉曼模式，以所谓的“内”过程与共振声子主要从$Γ-K$高对称性方向。$D''$模式的不对称性可以通过$Γ-K$线附近声子的额外贡献来解释。我们的研究结果证明了双共振散射过程中内部贡献的重要性，并增加了一个快速的方法来研究声学声子在石墨烯和碳纳米管的光谱。
2014-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Periodic spatial variation of the electron-phonon interaction in epitaxial graphene on Ru(0001
我们对Ru（0001）上外延生长的石墨烯进行了低温扫描隧道谱（STS）测量。一个非弹性的功能，有关的石墨烯晶格的振动呼吸模式的激发，被发现在360毫电子伏。由这种非弹性特征产生的微分电导的变化（其与电子-声子相互作用强度相关联）在空间上从石墨烯超晶胞的一个位置到另一个位置变化。Ru（0001）上石墨烯的电子性质的这种不均匀性是由于石墨烯和Ru（0001）晶格之间的晶格失配引起的碳-钌相互作用的局部变化造成的。
2013-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of the electron-electron correlation on phonon dispersions: failure of LDA and GGA functionals in graphene and graphite
我们使用各种从头算方法计算了石墨烯和石墨中选定声子模式的电子-声子耦合（EPC）。GW方法中包含的非局域交换相关效应使A $'_1$ { \bf K}模式的平方EPC相对于LDA和GGA近似中的密度泛函理论强重整化了近80 $%$。在GW中，A $'_1$ { \bf K}模式的声子斜率几乎是GGA和LDA中的两倍，与非弹性X射线散射和拉曼光谱的声子色散一致。混合B3 LYP泛函在{ \bf K}处高估EPC约30%。在Hartree-Fock近似下，石墨烯结构在{ \bf K}处的A $'_1$声子之后的畸变下显示不稳定性。
2008-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted indirect transitions in angle-resolved photoemission spectra of graphite and graphene
利用角分辨光电子能谱（ARPES）研究了不同入射光子能量和偏振态下石墨烯和石墨中电子的间接跃迁。石墨烯和石墨的间接跃迁的理论计算与高取向热解石墨和石墨单晶的实验测量进行了比较。石墨的横向光学（TO）和面外纵向声学（ZA）声子模式以及石墨烯的TO声子模式的色散关系可以从非弹性ARPES强度提取。我们发现，在石墨和石墨烯的ARPES谱中，通过使用约11.1 eV的光子能量，可以观察到布里渊区中沿$Γ$ - $K$和$K$ - $M$ - $K'$方向的$k$点的TO声子模。在ARPES过程中，这种情况下的相关机制是共振间接跃迁。另一方面，石墨的ZA声子模式可以通过使用约6.3eV的光子能量通过非共振间接跃迁观察到，而石墨烯的ZA声子模式在相同的机制内不应该被观察到。
2016-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-mediated mid-infrared photoresponse of graphene
石墨烯在中红外频率下的光响应具有很高的技术兴趣，并且与可见光频率下的光响应相比，由根本不同的基础物理决定，因为所涉及的光子和基底声子的能量具有可比的能量。在这里，我们通过在宽频率范围（1000-1600 cm $^{-1}$）内测量空间分辨光电流来对石墨烯对中红外线的光响应进行光谱分辨研究。我们揭示了不同的机制，引起光电流产生的极性基板上的石墨烯。特别是，我们发现当光激发体或表面声子的SiO $_2$基板的光响应的增强。该工作为石墨烯基中红外热传感技术的发展奠定了基础。
2016-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Deposition of High-Quality HfO2 on Graphene and the Effect of Remote Oxide Phonon Scattering
我们展示了高质量的HfO 2薄膜在石墨烯上的原子层沉积，并报告了双氧化物石墨烯晶体管中的远程氧化物声子（ROP）散射的大小。具有30 nm HfO 2氧化层的顶栅显示出大于1.5x10^（13）/cm^（2）的优异掺杂容量。HfO 2覆盖的石墨烯中的载流子迁移率在低温下达到20，000 cm^（2）/Vs，这是氧化物覆盖的石墨烯中最高的，并且与原始样品相比。随温度变化的电阻率表现出ROP散射从SiO2衬底和HfO 2覆盖层的效果。在室温下，HfO 2薄膜的表面声子模式以54 meV为中心，占主导地位，并将载流子迁移率限制在约20，000 cm^（2）/Vs。我们的研究结果强调了石墨烯器件中氧化物的重要选择。
2009-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure-specific, mode-resolved phonon coherence and specularity at graphene grain boundaries
尽管它们的重要性，了解声子输运现象在薄膜和多晶固体，边界粗糙度散射声子镜面反射性和相干性的影响知之甚少，因为没有一般的方法来预测它们的依赖声子动量，频率，分支和边界形态。利用最近制定的原子S-矩阵方法，我们发展了一个理论的边界粗糙散射的模式分辨声子相干性和镜面反射参数的散射振幅。为了说明该理论，我们将其应用到声子散射在现实的非对称石墨烯晶界（GB）模型来自原子结构的预测。该方法进行了验证，通过比较其预测与频率分辨的结果从晶格动力学为基础的计算。我们证明了非相干散射几乎是完全扩散的。我们发现，声子散射在石墨烯GB是不扩散的，虽然相干性和镜面反射显着减少长波长弯曲声学声子。我们的方法可以推广到其他原子边界模型。
2020-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Relaxation Dynamics of Hot Optical Phonons in Graphene
利用超快光学泵浦探测光谱技术，研究了在碳化硅衬底上外延生长的单层和多层石墨烯薄膜以及在镍衬底上化学气相沉积的单层和多层石墨烯薄膜中热光学声子的弛豫动力学。在光激发后的前几百飞秒中，热载流子将其大部分能量损失到热光学声子的产生中，热光学声子随后成为随后载流子冷却的主要瓶颈。在短时间尺度上的光学声子冷却被发现是独立的石墨烯生长技术，层数，和类型的基板。我们发现平均声子寿命在2.5-2.55 ps范围内。我们用速率方程模拟了耦合载流子-声子系统的弛豫动力学，发现实验数据与理论符合得很好。提取的光学声子寿命与基于非简谐声子相互作用的理论非常吻合。
2009-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonons of graphene and graphitic materials derived from the empirical potential LCBOPII
我们根据LCBOPII经验键级势给出了石墨和石墨烯的原子间力常数和声子色散。我们发现一个很好的协议与实验结果，特别是在比较其他键级电位。根据弯曲模式，我们确定石墨烯在零温度下的弯曲刚度为0.69 eV。我们讨论了这个常数随温度的大幅增加，并认为从实验值推导力常数应考虑到这一特点。我们还研究了其他石墨系统，包括多层石墨烯，我们表明，分裂的弯曲模式可以提供一个工具的表征。
2010-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Remote Surface Optical Phonon Scattering in Ferroelectric Ba$_{0.6}$Sr$_{0.4}$TiO$_{3}$ Gated Graphene
本文通过制备Ba$_{0.6}$Sr$_{0.4}$TiO$_{3}$铁电栅控石墨烯晶体管，研究了远程表面光学声子散射对载流子迁移率的影响，揭示了室温迁移率极限由35.8 meV的RSO声子模式主导。
2022-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electron-phonon coupling in multilayer graphene with magnetic fields
利用磁拉曼散射研究了生长在SiC碳表面上的多层外延石墨烯中的E $_{2g}$光学声子。在4.2K的磁场高达33 T，我们观察到一系列明显的避免交叉每次光学活性间朗道能级跃迁调谐在共振与E $_{2g}$声子激发（在196 meV）。声子拉曼散射响应的宽度也显示出明显的变化，并在共振条件下增强。实验结果很好地再现了一个模型，直接给出的电子-声子相互作用的强度。
2009-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charged-phonon theory and Fano effect in the optical spectroscopy of bilayer graphene
自发现以来，石墨烯系统代表了探索特殊量子效应出现的特殊游乐场。本论文的重点是在双层石墨烯的光学光谱中的强红外声子共振的异常外观，并在其显着的Fano样的不对称性，都可调的门控设备。通过开发一个完整的微观多体方法的光学声子响应，我们解释了如何这两种效果可以定量占电子和声子激发的量子干涉。我们发现，声子模式借用一个大的偶极子强度从电子背景，所谓的荷电声子效应，并在同一时间与它的干扰，导致一个典型的Fano响应。我们的方法允许一个解开正确的选择规则，控制两个（对称和反对称）相关的声子模式的相对重要性的掺杂和/或在双层石墨烯的间隙的不同值。最后，我们讨论了相同的理论方案的拉曼光谱的扩展，解释拉曼声子谱上的相同的功能的缺乏。除了在解释石墨烯系统中现有的实验数据方面取得的显著成功外，本理论方法还为在各种其他系统中微观理解Fano样特征提供了一个通用方案。
2012-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimizing Thermal Transport in Graphene Nanoribbon Based on Phonon Resonance Hybridization
声子共振杂化作为调控纳米结构中热输运的一种重要方法，已成为声子工程领域的一个重要研究课题。在这项工作中，我们优化声子输运通过石墨烯纳米管，并获得最小化的热导通过设计柱纳米结构的基础上共振杂交。具体而言，热导的优化是通过原子格林函数和贝叶斯优化相结合来进行的。有趣的是，研究发现，对于柱撑结构，热导率随着柱撑结构数目的增加而非单调地减小，柱撑结构作为共振器被切断，阻碍了声子输运。进一步的模式分析和原子格林函数计算表明，这种反常的趋势源于在很宽的频率范围内声子透射率的降低。此外，考虑高阶声子散射，进行了非平衡分子动力学模拟，以验证结果。这一发现为纳米结构中声子输运的控制提供了新的见解。
2021-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dominant Phonon Wavevectors and Strain-induced Splitting of the 2D Graphene Raman Mode
由石墨烯的2D拉曼模式探测的主要声子波矢量$q^{*}$是高度各向异性的，并且随着偏振器的取向旋转：相对于晶格的分析器方向。相应的电子跃迁连接电子等带隙轮廓，其中输入和输出光学矩阵元素的乘积最强，显示出沿$\bm{K}-\bmΓ$的有限分量，其灵敏地确定$q^{*}$。我们放弃了“内部”和“外部”过程的概念。我们的研究结果解释了单轴拉伸应变下石墨烯的2D模式的分裂。分裂起源于应变引起的声子色散畸变;电子能带结构和共振条件的变化对于2D拉曼光谱是可以忽略的。
2011-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface defect-assisted phonon scattering of hot carriers in graphene
石墨烯的宽带和超快光响应近年来得到了广泛的研究，尽管光激发载流子动力学仍然远未完全理解。不同的实验方法意味着热电子的两种根本不同的散射机制之一。一种是高能光学声子，另一种是无序驱动的声学声子超碰撞。然而，通过光学和声学声子的并发弛豫尚未考虑到目前为止，阻碍了在一个统一的框架内解释不同的实验。在这里，我们扩大了光学声子介导的冷却模型，包括电子散射的声学声子。通过假设增强的电声声子超碰撞从本地化缺陷在光热电电流生成界面，我们提供了一个更广阔的视角超快的光响应的石墨烯，突出了以前被忽视的影响的接口冷却动力学。我们表明，瞬态光热电响应，这已完全归因于超碰撞，可以成功地解释不拒绝建立光学声子弛豫路径，表明这两种冷却机制不是相互排斥的，而是相辅相成的。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Phonon-induced Conductance in Scanning Tunneling Spectroscopy of Gate-tunable Graphene
石墨烯的蜂窝晶格是一个独特的二维（2D）系统，其中电子的量子力学等效于相对论狄拉克费米子的量子力学。新的纳米尺度的行为，在这种材料中，包括电子散射，自旋为基础的现象，和集体激发，预计是敏感的载流子密度。为了探测石墨烯中的局部载流子密度相关性质，我们对配备有可调背栅电极的机械切割石墨烯薄片器件进行了原子分辨扫描隧道光谱测量。我们在石墨烯隧穿谱中观察到了一个意想不到的类似间隙的特征，它与石墨烯的电子密度无关，仍然固定在费米能级（E_F）上。这个能隙的产生是由于电子隧穿到E_F附近的石墨烯态受到抑制，同时由于声子介导的非弹性通道，电子隧穿在更高能量下得到了巨大的增强。声子因此充当控制石墨烯中隧穿电子流动的“闸门”。这项工作揭示了重要的新的隧穿过程中的栅极可调石墨层。
2008-02-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Acoustic-phonon-mediated superconductivity in moiréless graphene multilayers
我们研究了声学声子介导的超导性与无莫尔条纹石墨烯多层膜中的长程库仑相互作用之间的竞争，具体地说，Bernal双层石墨烯，菱形三层石墨烯和ABCA堆叠的四层石墨烯。在这些石墨烯多层膜中，声学声子可以通过电子-声子耦合实现自旋-单线态和自旋-三线态配对，并且亚晶格内配对（$s$ -波自旋-单线态和$f$ -波自旋-三线态）是主要通道。我们的理论自然地解释了最近在Bernal双层石墨烯和菱面体三层石墨烯中的不同实验结果，并且我们进一步预测了ABCA四层石墨烯中存在由电子-声子相互作用引起的超导电性。特别是，我们证明了声学声子介导的超导电性占上风，在菱面体三层石墨烯和ABCA四层石墨烯的掺杂范围很广，而超导电性只存在于一个狭窄的范围内掺杂附近的Van Hove奇点Bernal双层石墨烯。我们的理论的主要特点是列入现实的能带结构与适当的范霍夫奇异性和库仑排斥效应（所谓的“$μ^*$效应”）反对声子诱导的超导配对。我们还讨论了谷间散射如何抑制自旋极化超导。我们的工作提供了详细的预测的基础上电声声子相互作用诱导的石墨烯超导性，这应该在未来的实验中进行研究。
2022-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Phonons and electron-phonon coupling in graphene-h-BN heterostructures
石墨烯-BN异质结构的声子的第一原理计算，并与组分的声子进行比较。我们表明，AA和AB'堆叠不仅在能量上不如AB有利，而且动态不稳定。我们已经确定了低能量平坦的声子分支BN字符与平面外位移，并评估其耦合到石墨烯中的电子。
2014-07-24 cond-mat.mes-hall
Unconventional plasmon-phonon coupling in graphene
利用自洽线性响应理论计算了石墨烯中等离子体激元和内禀光学声子的杂化。我们发现，纵向等离子体激元（横向磁模式）只耦合到横向光学声子，而石墨烯的横向等离子体激元（横向电模式）只耦合到纵向光学声子。这种偏振的混合与其他系统中通常的等离子体-声子耦合相反。通过增加载流子的浓度，对于横向（纵向）声子，声子频率的所得变化增加（减小）。
2011-04-04 cond-mat.mes-hall
Phonons in potassium doped graphene: the effects of electron-phonon interactions, dimensionality and ad-atom ordering
石墨烯声子测量作为电子掺杂的函数，通过添加钾吸附原子。在低掺杂状态下，面内碳G峰随着掺杂的增加而变硬和变窄，类似于经由场效应掺杂的石墨烯中所见的趋势。在高掺杂下，超出场效应可达到的那些，G峰强烈软化和加宽。这被解释为声子自能的动态非绝热重整化。在轻掺杂和重掺杂制度之间的掺杂，我们发现一个强大的不均匀相，其中钾覆盖被隔离成高密度和低密度的区域。1-4层石墨烯的声子能量、线宽和可调谐性非常相似，但与掺杂的块状石墨显著不同。
2011-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron-Phonon Interactions in Bilayer Graphene: A First Principles Approach
采用密度泛函微扰理论分析了双层石墨烯中的电子-声子相互作用。结果表明，与单层石墨烯相比，双层石墨烯中的声子散射更接近于体石墨。特别是，在最低的导带中的电子-声子散射主要由六个最低的（声学和类声学）声子分支，只有轻微的贡献，从光学模式。在低/中等电子能量的总散射率可以描述一个简单的双声子模型的变形势近似与有效常数Dac $\approx$ 15 eV和Dop $\approx 2.8 \times 108$ eV/cm的声学和光学声子，分别。随着声学声子散射的增强，双层石墨烯的低场迁移率预计将显著小于单层石墨烯的低场迁移率。
2010-11-24 cond-mat.mes-hall
Understanding and engineering phonon-mediated tunneling into graphene on metal surfaces
Ir（111）上的金属插层石墨烯在非弹性电子隧穿光谱中表现出声子特征，其强度取决于插层剂。对于Cs嵌入，观察到非常强的石墨烯声子信号。Li intercalation同样诱导明显可辨的声子签名，虽然不如观察到的Cs明显。该信号可以微调的碱金属覆盖，并逐渐消失后，增加从隧道到接触范围的结电导。与Cs和Li相反，对于Ni插层的石墨烯，声子信号在所有传输范围内保持低于检测限。超越常规的双端方法，输运计算提供了对石墨烯电极耦合与石墨烯声子光谱特征的观察之间的微妙相互作用的全面理解。
2018-10-29 cond-mat.mes-hall
Electron-optical phonon coupling in suspended bilayer graphene
利用电输运实验和散粒噪声测温技术研究了悬浮双层石墨烯中的电子-声子传热速率。与通过三体超碰撞散射具有热流的单层石墨烯相反，我们发现双层石墨烯中的规则电子-光学声子散射在电子能量$ \gtrsim 0.15$ eV处提供主导散射过程。我们确定这些双层石墨烯的固有热流过程的强度，并找到良好的协议与理论估计时，考虑到区域边缘和区域中心的光学声子。
2014-09-22 cond-mat.mes-hall
Parity Conservation in Electron-Phonon Scattering in Zigzag Graphene Nanoribbon
与碳纳米管相比，锯齿形石墨烯纳米管在限制方向上不存在平移对称性（或周期性边界条件），从而消除了子带数守恒的选择规则。然而，具有均匀二聚体的锯齿形石墨烯纳米带确实具有反转对称性。因此，我们提出了一个电子-声子相互作用的宇称守恒选择定则。在变形势近似下，利用紧束缚模型，推导了锯齿形石墨烯纳米带中的电子-声子散射矩阵。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall
Acoustically-driven surface and hyperbolic plasmon-phonon polaritons in graphene/h-BN heterostructures on piezoelectric substrates
石墨烯中的表面等离子体激元与极性基底中的表面声子强烈耦合，导致杂化表面等离子体激元-声子极化激元（SPPP）。我们证明，表面声波（SAW）可以用来发射传播SPPP在石墨烯/h-BN异质结构的压电基板上，如AlN，SAW诱导的表面调制作为一个动态的衍射光栅。与裸石墨烯/AlN系统相比，通过引入h-BN膜大大提高了光耦合的效率。h-BN中间层不仅显著改变了SPPP的分散性，而且还提高了它们的寿命。SPPPs的强化与石墨烯中诱导的较高载流子迁移率以及与h-BN和AlN表面声子的耦合有关。除了表面声子，双曲声子出现在多层h-BN膜的情况下，导致杂化双曲等离子体-声子极化激元（HPPPs），也介导的SAW。这些结果为工程SAW基石墨烯/h-BN等离子体器件和覆盖中红外到太赫兹范围的超材料铺平了道路。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmon-phonon Strongly-Coupled Mode in Epitaxial Graphene
我们报告的色散测量，使用角分辨反射电子能量损失光谱（AREELS），在二维（2D）等离子体在单层和多层石墨烯的表面光学声子（FK声子）模式的碳化硅衬底强烈耦合。耦合模在单层和双层石墨烯中表现出离散的色散行为。随着SiC（0001）上石墨烯层的增加，观察到从类等离子体激元分散到类声子分散的转变。对于类等离子体激元模，色散在进入单粒子连续区时被电子-空穴对激发强烈阻尼，而类声子模是无阻尼的。在没有耦合的区域中，石墨烯2D等离子体表现出具有线性色散的声学行为，其斜率和阻尼由费米表面拓扑结构确定。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon bound state in graphene
研究了电子-光学声子耦合诱导的石墨烯中狄拉克能谱在声子发射阈值附近的精细结构。导出的新的色散方程在附近低于声子阈值对应于电子-声子束缚态。我们发现微扰理论之外的奇异顶点修正强烈地增加了电子-声子结合能。预测的有效电子-声子耦合的增强可以使用角分辨光谱测量。
2012-01-13 cond-mat.mes-hall
Hot carrier and hot phonon coupling during ultrafast relaxation of photoexcited electrons in graphene
我们研究，通过蒙特卡罗模拟器，热声子效应的光激发石墨烯的弛豫动力学和其定量的影响相比，考虑平衡声子分布。我们的多粒子方法表明，忽略热声子效应显着低估了光激发石墨烯的弛豫时间。热声子效应对于较高的激发脉冲能量和$1$与$3\times 10^{12} \mathrm{~cm}^{-2}$之间的光生载流子密度更为重要。声学谷间声子起着不可忽视的作用，发射的声子的波长限制了最大值（由载流子浓度决定）诱导较慢的载流子冷却速率。由于额外的冷却路径，在衬底上的石墨烯中固有声子加热被阻尼，热声子效应显示出与载流子密度的强烈的逆相关性。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall
Multiple negative differential conductance regions and inelastic phonon assisted tunneling in graphene-hBN-graphene structures
在本文中，我们详细研究了在石墨烯-hBN-石墨烯器件的垂直电流中六方氮化硼（hBN）板和石墨烯层之间的旋转对准的效果。我们展示了如何为小的旋转角度，由hBN晶格的动量转移导致多个峰值的I-V曲线的设备，给原产地多个区域显示负微分电导。我们还研究了在垂直电流声子散射的效果，看看如何开放的非弹性隧穿事件允许的光学声子的自发发射导致尖锐的峰值的二阶导数的电流。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
