Nanofaceting as a stamp for periodic graphene charge carrier modulations
单原子薄石墨烯片的特殊电子特性引发了许多原始的传输概念，将量子物理学推向了电子，光电子和热电器件技术的领域。在概念上的支点是石墨烯载流子的特定二维无质量狄拉克费米子特性及其通过内在或外在手段的意志修改。在这里，不同的电子和结构石墨烯修饰之间的界面有望实现令人兴奋的物理和功能，特别是当以原子精度制造时。在这项研究中，我们表明，准周期调制的掺杂水平可以印到纳米级的单层石墨烯片。相邻的铜表面允许沿着特定的铜高对称方向以每平方厘米10^13个载流子的密度交替石墨烯载流子密度。该过程由高温石墨烯化学气相沉积期间的自组装铜刻面过程触发，该过程在原子水平上定义了不同石墨烯掺杂水平之间的界面。
2016-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Determination of Carrier Type Doped from Metal Contacts to Graphene by Channel-Length-Dependent Shift of Charge Neutrality Points
描述了一种用于确定从金属接触转移到石墨烯的载流子、电子或空穴的类型的方法。的狄拉克点被发现向更负（正）的电子（空穴）掺杂的栅极电压通过缩短电极间的间距。狄拉克点的移动伴随着电子-空穴电导率不对称性的增强。实验确定的载体类型可以用通过与石墨烯的相互作用而改变的金属功函数来解释。
2011-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Carrier density modulation in graphene underneath Ni electrode
我们研究了金属下石墨烯的输运性质，以揭示石墨烯场效应晶体管中源/漏电极下石墨烯中的载流子密度是否是固定的。石墨烯/Ni双层结构的电阻已经显示出类似石墨烯的背栅偏压依赖性。换句话说，石墨烯的电性能不会受到其与Ni接触的显著影响。这种意外的结果可以归因于金属/石墨烯界面处的抗蚀剂残留物，这可以减少石墨烯和金属之间的相互作用。在使用具有有机抗蚀剂的常规光刻技术制造的背栅器件中，当讨论金属/石墨烯接触时，应当考虑金属电极下方的石墨烯中的载流子密度调制。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurement of Ultrafast Carrier Dynamics in Epitaxial Graphene
使用超快光泵浦-探测光谱，我们已经测量了SiC晶片上生长的外延石墨烯层的载流子弛豫时间。我们发现两个不同的时间尺度与非平衡光生载流子的弛豫。在70-120 fs范围内的初始快速弛豫瞬态之后是0.4-1.7 ps范围内的较慢弛豫过程。较慢的弛豫时间被发现是成反比的石墨烯层中的结晶无序的程度，如通过拉曼光谱测量。我们与测量的快，慢的时间常数载流子和载流子声子带内和带间散射过程中的石墨烯。
2007-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Optical-Pump Terahertz-Probe Spectroscopy of the Carrier Relaxation and Recombination Dynamics in Epitaxial Graphene
利用光泵太赫兹探测光谱研究了外延石墨烯中光生电子和空穴的超快弛豫和复合动力学。石墨烯在太赫兹频率下的电导率取决于载流子浓度以及载流子能量分布。因此，时间分辨的电导率的研究可以用来探测与载流子带内弛豫和带间复合相关的动力学。我们首次报道了外延石墨烯中的电子-空穴复合时间。我们的研究结果表明，载流子冷却发生在亚皮秒的时间尺度和带间复合时间的载流子密度依赖。
2008-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier dynamics in graphene: ultrafast many-particle phenomena
石墨烯是研究基本库仑和声子诱导载流子散射过程的理想材料。其显著的无带隙和线性能带结构开辟了新的载流子弛豫通道。特别是，俄歇散射桥接的价带和导带的改变的载流子的数量，并引起一个显着的载流子倍增-超快的多粒子现象，是有希望的设计高效的光电探测器。此外，在狄拉克点处的态密度消失结合超快声子诱导的带内散射导致载流子的积累和粒子数反转，这表明基于石墨烯的太赫兹激光器的设计。在这里，我们回顾了我们的工作在石墨烯和朗道量子化石墨烯的超快载流子动力学提供了一个微观视图上的外观载流子倍增和粒子数反转。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lithium-ion-based solid electrolyte tuning of the carrier density in graphene
我们已经开发了一种使用锂离子基固体电解质来调节石墨烯中的载流子密度的技术。结果表明，该固体电解质既可以作为支撑石墨烯的衬底，又可以作为背栅，其载流子密度变化可达1 × 10^14/cm ^2，远大于氧化物薄膜的载流子密度变化，与液体电解质的载流子密度变化相当.在150 K下，载流子密度的栅极调制仍然可见，这低于大多数液体门控电解质的玻璃化转变温度。
2016-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Spin Injection in Graphene via Dynamical Carrier Filtering at Transition Metal Dichalcogenide Interfaces
Kansai Institute for Photon Science, National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（光子科学关西研究所，量子科学技术研究开发机构）；Department of Nuclear Engineering and Management, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学大学院工学系研究科核工程与管理学专业）
研究通过时域密度泛函理论分析了在圆极化激光照射下WSe₂-石墨烯异质双层中超快自旋注入机制，发现自旋注入并非被动过程，而是由界面的自旋选择性载流子过滤驱动，导致石墨烯中净自旋磁化。
2025-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Carrier Recombination and Generation Rates for Plasmon Emission and Absorption in Graphene
给出了石墨烯中等离子体激元发射和吸收的电子-空穴产生率和复合率。已经发现由于等离子体激元发射的载流子的复合时间在数十飞秒到数百皮秒的范围内。复合时间敏感地依赖于载流子能量、载流子密度、温度和等离子体激元色散。在狄拉克点附近的载流子被发现有更长的寿命相比，在更高的能量载流子。极性衬底上的石墨烯层中的等离子体激元与表面光学声子杂交，并且这种杂交改变等离子体激元分散。我们还提出了由于等离子体发射和吸收在极性基板上的石墨烯层的载流子的产生和复合率。
2011-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ground State Energy of Current Carriers in Graphene
在双带近似下，计算了石墨烯作为零能隙半导体时载流子的基态能量。得到了石墨烯中电子（空穴）系统稳定的条件。讨论了零能隙超导体-半金属转变的可能性。
2008-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Transfer of graphene onto arbitrary substrates via sublimable carrier
石墨烯是一种由单层碳原子堆积成的二维晶体结构，由于其独特的结构和光学、电子学性质而引起了人们的广泛关注。化学气相沉积（CVD）的最新进展已经导致在金属箔上批量生产高质量石墨烯。然而，这些石墨烯从其生长基底转移到目标基底上的方式需要进一步的应用。在这里，我们报告了一种可升华的载体方法，该方法允许石墨烯以高质量转移到任意衬底上，包括半导体、金属和有机衬底。由于无聚合物工艺，解决了残留物和环境不友好的有机溶剂的固有问题。光学显微镜，扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱证明了高质量和清洁的表面转移的石墨烯。该工作为优化石墨烯的转移提供了一种新的途径，拓宽了石墨烯在大规模二维电子器件中的应用。
2020-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Pyroelectric origin of the carrier density modulation at graphene-ferroelectric interface
采用连续近似方法研究了铁电体上多层石墨烯的静态和高频热耗散。我们证明了焦耳热效应，由高频交流电流在石墨烯中引起的，在铁电衬底中产生明显的温度梯度。热释电效应将梯度转化为自发极化梯度。因此，高频去极化电场发生并穿透多层石墨烯。石墨烯中的自由电荷立即屏蔽电场，因此它们的密度以高频振荡。计算结果表明，热释电效应可以改变石墨烯-铁电体界面处的自由载流子密度，从而改变多层石墨烯沟道的电导率。因此，热释电机制对于理解太赫兹频率下石墨烯-铁电界面上发生的复杂物理热和电学过程至关重要。
2012-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Utilization of a Buffered Dielectric to Achieve High Field-Effect Carrier Mobility in Graphene Transistors
我们在顶栅石墨烯晶体管中的石墨烯和常规栅极之间利用有机聚合物缓冲层。与其他绝缘体不同，该电介质叠层不会显著降低载流子迁移率，从而允许在顶栅操作中保持高场效应迁移率。这在两点和四点分析以及石墨烯晶体管的高频操作中都得到了证明。载流子迁移率的温度依赖性表明声子是这些器件中的主要散射体。
2009-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectral and polarization dependencies of luminescence by hot carriers in graphene
从理论上考虑了石墨烯中热载流子的带间跃迁引起的发光。在中和近红外光谱区的发射与能量和浓度的热载流子的依赖关系进行了分析，它们是由所施加的电场和栅极电压。偏振依赖性由传播方向与石墨烯片的法线之间的角度确定。从外延石墨烯的大规模面积样品和从剥离的石墨烯的微观结构的辐射的特性被认为是。还给出了发射的平均角度效率。
2010-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Dielectric Environment Effect on Carrier Mobility of Graphene Double-Layer Structure
基于玻尔兹曼输运理论，研究了介电环境对石墨烯双层结构（GDLS）中电荷杂质限制载流子迁移率的影响.在该系统中，两个石墨烯层由电介质阻挡层分开。指出当层间距离大于费米波矢的倒数时，载流子迁移率强烈依赖于势垒层的介电常数。此外，对提高GDLS受电荷杂质限制的载流子迁移率的条件进行了评价。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Thickness Dependence of Carrier Mobility in Graphene with HfO2 Top Dielectric
我们调查的载流子迁移率在单层和双层石墨烯与顶部HfO 2电介质，作为HfO 2膜厚度和温度的函数。结果表明，载流子迁移率在顶部电介质的前2-4 nm的沉积期间降低，并且对于较厚的层保持恒定。载流子迁移率对温度的依赖性相对较弱，表明声子散射在控制载流子迁移率方面不起主导作用。这些数据强烈表明，位于石墨烯附近的固定带电杂质是迁移率下降的原因。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal mobility characteristics of graphene originating from electron/hole scattering by ionised impurities
如果原始石墨烯和石墨烯基异质结构的表面含有很少的电子散射杂质，则它们表现出异常高的电子迁移率和电导率。在这里，我们揭示了石墨烯的载流子迁移率和其电导随载流子密度的变化之间的普遍联系。我们的石墨烯导电性模型是基于载流子密度及其不确定性的卷积，它再现了所观察到的普遍性。以单个电导测量作为输入，该模型准确地预测了广泛报道的石墨烯样品的电导与载流子密度曲线的完整形状。我们通过数值求解玻尔兹曼输运方程来验证卷积模型，详细分析了带电杂质散射对载流子迁移率的影响。在这个模型中，我们还包括光学声子，它放松高能量的载流子小杂质密度。我们的数值和分析结果都捕捉到了实验中观察到的普遍性，并提供了一种方法来估计石墨烯器件的所有关键输运参数。我们的研究结果展示了如何预测和控制载流子迁移率，从而为设计2D材料和异质结构的特性提供了见解。
2020-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Transient Zitterbewegung of charge carriers in graphene and carbon nanotubes
计算了双层石墨烯、单层石墨烯和碳纳米管中载流子的振动效应。结果表明，当载流子以高斯波包的形式存在时，ZB具有瞬态特性，其衰减时间在石墨烯中为飞秒，在纳米管中为皮秒.双层石墨烯的分析结果使我们能够研究伴随着颤抖运动的现象。特别是，它示出了在石墨烯中的ZB的瞬态特性是由于这样的事实，即与正电子能量和负电子能量相关的波子包在相反的方向上移动，因此它们的重叠随着时间的推移而减小。这种行为类似于真空中代表相对论电子的波包。
2007-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlating Raman Spectral Signatures with Carrier Mobility in Epitaxial Graphene: A Guide to Achieving High Mobility on the Wafer Scale
我们报告了碳化硅（SiC）上生长的外延石墨烯（EG）的载流子迁移率和拉曼形貌之间的直接相关性。我们发现，在SiC [SiC（0001）]的Si面上的材料的霍尔迁移率不仅高度依赖于厚度均匀性，而且单层应变均匀性。只有当厚度和应变在器件有效面积的很大一部分（> 40%）上均匀时，迁移率才超过1000 cm 2/V-s。此外，我们在SiC [SiC（000-1）]的C面上实现了高迁移率外延石墨烯（室温下为18，100 cm 2/V-s），并表明载流子迁移率强烈依赖于石墨烯层堆叠。这些发现提供了一种快速估计载流子迁移率的方法，并为在外延石墨烯中实现非常高的迁移率提供了指导。我们的研究结果表明，超高迁移率（> 50，000 cm 2/V-s）是通过均匀的旋转故障外延石墨烯的受控形成来实现的。
2009-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Carrier multiplication in graphene under Landau quantization
载流子倍增是一个多粒子过程，产生多个电子-空穴对。该工艺具有提高光伏器件的功率转换效率的潜力。在石墨烯中，载流子倍增已经在理论上预测并且最近在实验上观察到。然而，由于不存在带隙和竞争声子诱导的电子-空穴复合，载流子的提取仍然是一个重大挑战。在这里，我们提出了一种新的策略，通过引入朗道量子化，提供了一个可调的带隙，以受益于所获得的载流子。基于密度矩阵理论框架下的微观计算，我们报道了在朗道量子化条件下石墨烯中载流子的倍增。我们的计算揭示了通过外部可访问的泵注量，温度和磁场的强度的效果的高可调谐性。
2014-10-24 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
Diffusion of photoexcited carriers in graphene
描述了在中红外或可见光区超短聚焦激光脉冲激发下，本征石墨烯中电子空穴对的扩散过程，并讨论了载流子分布在钝化区的峰状或扩散情况.对高频探测光束的时空瞬态光学响应似乎强烈依赖于扩散制度，并可用于验证的弹性弛豫机制。由于载流子诱导贡献和未掺杂石墨烯的弱动态电导率的相互作用，发生微分透射系数的符号翻转。
2012-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier heating and high-order harmonics generation in doped graphene by a strong ac electric field
理论上考虑了掺杂石墨烯中电子（空穴）对交流泵浦的非线性响应，其频率范围在能量弛豫率以上，但在动量和载流子-载流子散射率以下。强交流电场对电子的时间依赖性加热，这在能量平衡方法中描述，导致高次谐波的有效产生。在泵浦功率约为100 kW/cm ^2、室温和浓度约为5 x 10^{11} cm^{-2}的情况下，单层石墨烯将1 mm辐射上转换为三次谐波的效率约为10^{-7}。
2011-02-02 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
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
Graphene on silicon: effects of the silicon surface orientation on the work function and carrier density of graphene
采用密度泛函理论研究了硅（Si）衬底（111）、（100）和（110）面上的石墨烯。有几个有趣的发现。首先，石墨烯中的碳原子与Si原子形成共价键，当放置在Si（111）和（100）表面上足够接近时，而不是在（110）表面上。Si（111）表面的存在将石墨烯的费米能级移动到其导带中，导致功函数增加0.29 eV，电子密度增加三个数量级。在没有掺杂的Si（100）衬底上，石墨烯的载流子密度也可以增加80倍，这是由于狄拉克点附近的态密度的修改。在Si（110）上不能形成界面共价键。硅衬底的不同取向对石墨烯性质的这些显著影响与硅表面的表面密度有关。将结果应用于特定方向的实际器件需要进一步考虑表面重建，晶格失配，温度和环境影响。
2021-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Velocity Renormalization and Carrier Lifetime in Graphene from Electron-Phonon Interaction
我们提出了第一性原理研究的声子诱导的电子自能在石墨烯。自能的能量依赖性反映了石墨烯特有的线性能带结构，并且与通常的金属行为有很大的不同。的狄拉克费米子的有效带速度被发现减少了4- 8%，这取决于掺杂，通过与晶格振动的相互作用。我们的结果与光电子能谱中观察到的电子线宽与结合能的线性关系一致。
2007-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Carrier-induced modulation of radiation by a gated graphene
从理论上研究了栅电压改变载流子浓度时，带间跃迁的变化对透射（反射）辐射的调制。计算了高K（Al_2O_3，HfO_2，AlN和ZrO_2）或SiO_2衬底上强掺杂石墨烯在辐射法向传播条件下的光散射。根据波长、栅电压（即载流子浓度）和衬底参数的变化，我们得到了10%以上的调制深度。石墨烯-电介质衬底-掺杂Si（作为栅极）结构可分别用作高K和SiO_2衬底情况下的近红外和中红外辐射的有效电光调制器。
2011-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier scattering, mobilities and electrostatic potential in mono-, bi- and tri-layer graphenes
系统地研究了单层、双层和三层石墨烯的霍尔迁移率随载流子浓度和温度的变化关系。我们发现，随着载流子密度的增加，单层石墨烯的迁移率降低，而双层/三层石墨烯的迁移率增加。这可以通过单层和双层/三层石墨烯中的不同态密度来解释。在单层中，迁移率也随着温度的升高而降低，主要是由于表面极性衬底声子散射。另一方面，在双层/三层石墨烯中，迁移率随温度增加，因为衬底表面声子的场被附加的石墨烯层有效地屏蔽，并且迁移率由库仑散射主导。我们还发现，在单层，双层和三层石墨烯的霍尔系数的温度依赖性可以解释的形成的电子和空穴在石墨烯中的水坑。该模型还解释了单层、双层和三层石墨烯的最小电导的温度依赖性。提取不同石墨烯样品之间的静电势变化。
2009-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Application of sodium-ion-based solid electrolyte in electrostatic tuning of carrier density in graphene
利用固体电解质来调节薄膜材料中的载流子密度是一种新兴的技术，在基础研究和应用研究中具有潜在的应用。到目前为止，只有含有小离子的材料，如质子和锂离子，才被用来证明门控效应。在这里，我们报告了实验室合成的钠离子基固体电解质的研究，其显示出比先前报道的锂离子基固体电解质更强的调节石墨烯中载流子密度的能力。我们的研究结果可能会刺激寻找更适合门控应用的固体电解质，利用许多现有的材料开发的电池研究。
2017-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Tuning many-body interactions in graphene: The effects of doping on excitons and carrier lifetimes
石墨烯的光学性质受到电子-电子（e-e）和电子-空穴（e-h）相互作用的强烈影响。在这里，我们通过改变自由载流子的密度来调节这些多体相互作用。从红外到紫外的测量揭示了电子和空穴掺杂的石墨烯的光学电导率的显着变化。鞍点激子共振的位移、加宽和形状的改变反映了载流子对多体相互作用的强屏蔽，以及准粒子寿命的变化。从头计算的GW Bethe-Salpeter方程（GW-BSE），其中考虑到修改的排斥e-e和吸引e-h相互作用，提供了良好的协议与实验。了解石墨烯在广泛掺杂范围内的光学性质和高能载流子动力学对于基础石墨烯物理学和石墨烯在光子学中的新兴应用至关重要。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band gap tunning in BN-doped graphene systems with high carrier mobility
利用密度泛函理论对BN掺杂石墨烯单层、双层、三层和多层体系的电子性质进行了比较研究。此外，我们解决了一个超晶格的原始和BN掺杂的石墨烯。五个掺杂浓度之间的12.5%和75%被认为是，我们得到的带隙从0.02 eV到2.43 eV。我们表明，有效质量在0.007和0.209之间变化的自由电子质量，类似于高迁移率的载流子。
2014-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Fluctuations of the Electric Field in the Presence of Carrier Drift
我们考虑一个半导体在一个非平衡的稳定状态，与直流电流。在静止的载体运动之上，存在波动。示出了载体的静止运动（即，它们的漂移）可以对样品体中以及样品外部靠近表面的电磁场波动（近场中的倏逝波）具有深远的影响。这种效应在等离子体频率附近特别明显。这是因为漂移导致体和表面等离子体激元的色散关系的显著修改。
2010-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Casimir interactions between two parallel graphene sheets carrying steady-state drift currents
University of South Florida（南佛罗里达大学）
本研究探讨了石墨烯片间因稳态漂移电流引起的Casimir相互作用，发现漂移电流导致垂直方向的排斥修正和横向力，影响Casimir力的调控。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of doping on non-equilibrium carrier dynamics in graphene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Technical University Chemnitz（开姆尼茨工业大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）
本文通过钾掺杂调控石墨烯的掺杂水平，利用trARPES研究其超快载流子动力学，发现掺杂增加会降低电子温度和冷却速率，为优化石墨烯光电器件提供新见解。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scattering of charge carriers by point defects in bilayer graphene
发展了双层石墨烯中大量手征费米子在径向对称势作用下的散射理论。结果表明，当电子波长远大于势半径时，散射截面与电子波长成正比。这导致迁移率与电子浓度无关。与单层的情况相比，中性和带电缺陷通常与双层石墨烯的电阻率同样相关。
2007-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing carrier dynamics in photo-excited graphene with time-resolved ARPES
固体中光生电子-空穴对的动力学由多体相互作用如电子-电子和电子-声子散射决定。因此，理解和控制这些散射通道对于从光捕获到光放大的许多光电应用至关重要。在这里，我们测量的形成和弛豫的光生非热载流子分布在单层石墨烯与时间和角度分辨光电子能谱。使用子10fs脉冲，我们确定碰撞电离的主要散射通道，占主导地位的动力学为第一个25fs后光激发。一旦载流子在狄拉克点积累，俄歇复合被发现在100和250 fs之间的时间尺度，这取决于非热载流子的数量。我们的观察有助于衡量石墨烯作为太阳能电池和太赫兹激光材料的潜力。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier Heating and Negative Photoconductivity in Graphene
利用超快太赫兹技术研究了石墨烯的负光电导特性。采用红外透射法测定了p型CVD石墨烯样品的费米能级、载流子密度和迁移率。使用可调谐中红外泵浦的时间分辨太赫兹光电导测量在0.35eV到1.55eV之间的光子能量下探测这些样品，大约是样品费米能量的一半到三倍。虽然带间光跃迁在石墨烯被阻止的泵浦光子能量小于费米能量的两倍，我们观察到负光电导在所有的泵浦光子能量的调查，表明带间激发是不需要观察到这种效果。我们的研究结果是一致的热化自由载流子的人口，电子-声子散射冷却，但不一致的负光电导模型的基础上人口反转。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Intrinsic Carrier Mobilities in Graphene and Its Bilayer
我们研究了石墨烯及其双层中电子输运的温度依赖性，发现极低的电子-声子散射率，这对室温下可能的载流子迁移率设置了基本限制。我们的测量表明，迁移率显着高于200，000 cm 2/Vs是可以实现的，如果外在的障碍被消除。在大约200 K以上观察到的电阻率的急剧（阈值状）增加是出乎意料的，但是可以在波纹石墨烯片的模型内定性地理解，其中散射发生在波纹内弯曲声子上。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier dynamics in epitaxial graphene close to the Dirac point
我们研究了在10 - 250 meV的光子能量范围内外延生长的石墨烯中的载流子动力学。补充微观建模的实验表明，载流子弛豫显着放缓的光子能量被调谐到低于光学声子频率的值，然而，由于热载流子的存在下，光学声子发射仍然是主要的弛豫过程。当光子能量约为费米能级的两倍时，由于带间和带内过程的相互作用，发生了从泵浦诱导透射到泵浦诱导吸收的转变。
2012-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Hot carriers in an intrinsic graphene
考虑到带内能量弛豫由于声学声子散射和带间产生复合跃迁由于热辐射下的直流电场下的本征石墨烯中的载流子的加热。非平衡载流子的分布得到的情况下，当载流子间散射是不必要的，当载流子-载流子库仑散射有效地建立准平衡分布与温度和载流子的密度是由平衡方程确定。由于弱的能量弛豫和产生-复合过程之间的相互作用，发生非常低的非线性响应阈值。计算了弹性散射引起的动量弛豫情况下的非线性电流-电压特性。获得的电流-电压特性显示低阈值的非线性行为和外观的第二欧姆区，为强场。
2009-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of high-k environment on charge carrier mobility in graphene
人们普遍认为，石墨烯中散射的主要来源是衬底中的带电杂质。我们已经通过研究放置在各种衬底上和高k介质中的石墨烯来测试这一猜想。出乎意料的是，我们已经发现，无论是对于不同的基板或通过使用甘油，乙醇和水作为顶部介电层的载流子迁移率没有显着的变化。这表明库仑杂质不是限制目前在衬底上石墨烯可获得的平均自由程的散射机制。
2009-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal-radiation-induced nonequilibrium carriers in an intrinsic graphene
我们研究了一个与声子恒温器相连的本征石墨烯，在温度为T的热光子照射下，温度为T_r，而不是T。得到了低浓度和高浓度载流子情况下非平衡电子空穴对的分布。对于粒子间散射是不必要的情况下，分布函数是由带内弛豫的能量，由于声学声子和带间的热辐射引起的辐射跃迁的相互作用。当库仑散射占主导地位，然后准平衡分布的有效温度和非平衡浓度，通过平衡方程确定，实现。由于热辐射与温度的影响，石墨烯中载流子的$T_r\neq T$浓度和电导率发生了本质上的改变。结果表明，在$T_r>T$的负带间吸收，所造成的载流子分布的反转，可以发生，即石墨烯可以是不稳定的热辐射下。
2008-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene analogue BCN: femtosecond nonlinear optical susceptibility and hot carrier dynamics
三阶非线性吸收和折射系数的几层硼碳氮化物（BCN）和还原氧化石墨烯（RGO）悬浮液已被测量在3.2 eV的飞秒制度。与RGO中的饱和吸收相比，BCN表现出光限幅行为。BCN和RGO的非简并时间分辨差分传输表现出不同的弛豫时间。根据BCN的半导体电子能带结构与石墨烯的Dirac线性能带结构讨论了光学非线性和载流子动力学的这些差异。
2010-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unravelling a Zigzag Pathway for Hot-Carrier Collection at CH3NH3PbI3/Graphene Interfaces
由能量远高于带隙的光子激发的光激发的深带热载流子的捕获对于光伏和光电应用是非常重要的，因为它直接关系到光子到电子转换的量子效率。通过采用时间分辨光致发光和最先进的时域密度泛函理论，我们揭示了有机-无机杂化钙钛矿中的光激发热载流子更喜欢曲折的界面电荷转移路径，即，热载流子在它们达到电荷分离状态之前在CH 3 NH3 PbI 3和石墨烯之间来回转移。在量子相干性和层间振动模式的驱动下，在石墨烯-石墨烯界面处的这一路径需要大约400飞秒，比CH 3 NH3 PbI 3内的弛豫过程（几皮秒）快得多。我们进一步证明，传输速率的途径可以进一步提高界面缺陷。我们的工作提供了一个新的见解的基本理解和精确操纵的热载流子动力学在复杂的超导体-石墨烯界面，铺平了道路，高效的光伏和光电器件优化。
2020-07-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
AB-Stacked Multilayer Graphene Synthesized via Chemical Vapor Deposition: A Characterization by Hot Carrier Transport
我们报道了通过常压化学气相沉积在铜箔上合成AB堆叠的多层石墨烯，并展示了一种构建悬浮多层石墨烯器件的方法。在四端几何结构中，这种器件的特点是在温度低至240 mK和磁场高达14 T的热载流子输运。微分电导（dI/dV）在低温下纵向偏压V=0时表现出特征性的下降，表明由于弱的电子-声子耦合而存在热电子效应。在磁场下，通过增强的朗道能级内回旋声子散射，dI/dV下降的幅度减小。我们的研究结果为获得和理解AB堆叠的多层石墨烯提供了新的视角，这对未来基于石墨烯的应用很重要。
2012-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-layer behavior and slow carrier density dynamic of twisted graphene bilayer
我们报道了SiC衬底上扭曲石墨烯双层的扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）。对于扭转角~ 4.5 °，由于石墨烯/SiC界面处的电子掺杂，狄拉克点ED位于费米能级EF以下约0.40 eV。我们观察到了一个意想不到的结果，在STS测量过程中（时间尺度约为100秒），纳米尺度缺陷周围的局部狄拉克点向费米能移动。这种现象是由于在测量过程中扭曲的石墨烯和衬底之间的去耦，这同时降低了石墨烯的载流子密度。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Estimation of residual carrier density near the Dirac point in graphene through quantum capacitance measurement
我们讨论了通过量子电容（CQ）和电导率测量估计的石墨烯中狄拉克点（DP）附近的剩余载流子密度（n*）。DP处的CQ具有有限值并且与温度无关。在DP处的电导率也观察到类似的行为，因为它们的来源是由带电杂质外部诱导的残余载流子。然而，从CQ提取的n* 通常小于从电导率提取的n *，这表明在熔池区域中的迁移率低于在线性区域中的迁移率。定量估计n* 应采用CQ测量。
2013-04-25 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
Infrared study of carrier scattering mechanism in ion-gated graphene
我们在离子凝胶门控石墨烯上进行了红外透射实验，并在高达n= 2 E13 cm-2的宽范围内测量了载流子散射率g作为载流子密度n的函数。g表现出快速下降，随着门控，随后持续增加进一步的载流子掺杂。g（n）的这种行为表明，载流子主要通过两种散射机制散射，即带电杂质（CI）散射和短程无序（SR）散射，以及来自衬底声子（SPP）的额外次要散射。通过对g（n）数据的拟合，我们可以确定所有散射通道的绝对强度，并揭示了散射机制g（n）=gCI（n）+gSR（n）+gSPP（n）的完整的n依赖映射。gCI（n）和gSR（n）比SiO2$-门控石墨烯的gCI（n）和gSR（n）大1.8倍，这阐明了离子凝胶层作为CI-散射体和同时作为SR-散射体对石墨烯的双重作用。此外，我们表明，在低温（~200 K）的IG冻结不会引起任何变化的载流子散射。
2019-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium carriers in an intrinsic graphene under interband photoexcitation
我们研究了非平衡载流子（电子和空穴）在本征石墨烯在低温下的远红外和中红外（IR）辐射在很宽的范围内的强度。载流子的能量分布计算使用准经典动力学方程，该方程考虑了由于声学声子和与热辐射和入射辐射的载流子光激发相关的辐射产生-复合过程的能量弛豫。结果表明，非平衡态分布是由声子的弱能量弛豫和产生-复合过程的相互作用以及泵浦饱和效应共同决定的。由于饱和效应，载流子分布函数可以在升高的强度下在泵浦区域周围呈现平台。如图所示，在足够强的中红外泵浦下，粒子数反转可以在泵浦能量以下发生。石墨烯直流电导率作为泵浦强度的函数表现出明显的非线性，在相当低的强度下具有次线性区域，在强泵浦下具有饱和。然而，在很宽的范围内的泵浦强度的增加只会导致载流子浓度，特别是直流电导率的适度增加。石墨烯在中红外辐射下的电导率对载流子动量弛豫机制表现出很强的敏感性。
2008-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiband Transport in Bilayer Graphene at High Carrier Densities
我们报道了高载流子密度下双层石墨烯的多带输运研究。采用聚（乙烯）氧化物-CsClO $_4$固体聚合物电解质栅极，我们证明了在载流子密度$|n|\geq2.4\times 10^{13}$ cm $^{-2}$下双层石墨烯样品中高能子带的填充。我们观察到电阻的突然增加和Shubnikov de Haas（SdH）振荡的第二个家庭的发病，因为这些高能量的子带填充。从同时霍尔和磁阻测量与SdH振荡在多带传导制度，我们推导出的载流子密度和迁移率分别为较高的能带，并发现迁移率至少是一个因素的两个高于那些在低能带。
2011-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Excitation-Energy-Selective Control of Hot-Carrier Cooling via a Resonant Optical-Phonon Bottleneck in Graphene
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）；Georgetown University（乔治城大学）
研究通过石墨烯中的共振光学声子瓶颈实现了对热点载流子冷却的激发能选择性控制，揭示了载流子弛豫时间与激发光子能量之间的非单调依赖关系，并展示了通过增强光学声子寿命来抑制能量向晶格转移的机制。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
