The triggering role of carrier mobility in the fractional quantum Hall effect-evidence in graphene
最近对悬浮石墨烯层的实验表明，载流子迁移率在Laughlin集体态和绝缘态之间的竞争中起着至关重要的作用，可能是Wigner晶体类型。此外，在低载流子密度下观察到石墨烯中的分数量子霍尔效应（Fractional quantum Hall effect，FQHE），其中相互作用由于颗粒稀释而降低。这表明，相互作用可能不像基于复合费米子模型的标准公式所预期的那样重要。在这里，提出的拓扑参数来解释这些新的功能的石墨烯中，特别是载流子的迁移率的触发作用的的石墨烯中的石墨烯。
2012-01-21 cond-mat.mes-hall
Electron mobility in graphene without invoking the Dirac equation
石墨烯中的狄拉克点和线性能带结构赋予其显着的电子和光学性质，这是一个正在进行的激烈研究的主题。石墨烯中高电子迁移率的解释，通常基于有效的相对论性狄拉克方程行为来调用电子的无质量，这对大多数本科生来说是难以理解的，对于不熟悉相对论的非物理学研究人员来说也不是直观的。在这里，我们将展示如何仅使用半导体理论的基本概念和石墨烯的线性能带结构来解释其不寻常的有效质量和迁移率，并将其与传统的金属和半导体进行比较。我们讨论了更直观的横向有效质量的概念，自然出现从这些基本的推导，这在低温下未掺杂的石墨烯的极限接近零，是负责其极高的流动性。
2019-01-19 cond-mat.mes-hall
Atomistic investigation of low-field mobility in graphene nanoribbons
我们已经研究了主要的散射机制影响流动性的石墨烯纳米带使用详细的原子模拟。我们已经考虑了由于声学和光学声子，边缘粗糙度，单个缺陷和电离杂质的载流子散射，我们已经定义了一种方法的基础上模拟的统计意义的合奏nanoriginals段。在室温下，在较窄的纳米带中，边缘无序严重影响迁移率，而带电杂质和声子几乎不是限制因素。结果是有利的文献中的几个实验相比。
2011-03-01 cond-mat.mes-hall
Phonon-limited carrier mobility and resistivity from carbon nanotubes to graphene
在什么条件下一维（1D）碳纳米管（CNT）和2D石墨烯的电输运性质变得相等？我们已经在石墨烯和各种不同类型的CNT中进行了声子限制的电迁移率的原子计算来解决这个问题。理论研究是基于紧束缚方法和力常数模型，从所有可能的电子-声子耦合计算。发现石墨烯的电阻率与在高载流子密度下进行的实验非常一致。一个常见的方法是应用于研究从一维到二维的过渡，考虑直径高达16纳米的碳纳米管。结果表明，随着碳纳米管直径的增加，碳纳米管的迁移率收敛到与石墨烯相同的值。这种收敛在高温和高载流子密度下快得多。对于小直径的碳纳米管，迁移率强烈依赖于手性，直径和带隙的存在。
2015-08-25 cond-mat.mes-hall
Acoustic phonon scattering limited carrier mobility in 2D extrinsic graphene
我们从理论上计算了非本征（即门控或掺杂有可调和有限的载流子密度）2D石墨烯层中的声子散射限制的电子迁移率作为温度$(T)$和载流子密度$(n)$的函数。我们发现一个温度依赖的声子限制电阻率$ρ_{ph}(T)$是线性的温度与$T\agt 50 K$的室温本征迁移率达到值以上的$10^5$ cm $^2/Vs$。本文讨论了$ρ_{ph}(T) \sim T^4$用于非屏蔽电子-声子耦合时的低温Bloch-Grüneisen行为。
2008-01-31 cond-mat.mes-hall
Piezoelectric surface acoustical phonon limited mobility of electrons in graphene on a GaAs substrate
研究了GaAs衬底上单层石墨烯中Dirac费米子的迁移率，该迁移率受GaAs（PA）压电表面声学声子的外生势和石墨烯（DA）声学本征声子的本征形变势的共同作用限制.在高温（$T$）制度的动量弛豫速率表现出相同的线性依赖$T$，但不同的依赖载流子密度$n$，相应的迁移率$μ\propto 1/\sqrt{n}$和$1/n$，分别为PA和DA散射机制。在低$T$ Bloch-Grüneisen制度，迁移率显示相同的平方根密度依赖性，$μ\propto \sqrt{n}$，但不同的温度依赖性，$μ\propto T^{-3}$和$ T^{-4}$，分别为PA和DA声子散射。
2012-11-27 cond-mat.mes-hall
Large yield production of high mobility freely suspended graphene electronic devices on a PMGI based organic polymer
最近在高迁移率悬浮石墨烯器件中观察到的分数量子霍尔效应为石墨烯物理引入了一个新的方向--电子-电子相互作用动力学领域。然而，目前用于制造这种高迁移率器件的技术具有几个缺点。最重要的是，可用于电子器件的接触材料仅限于几种金属（Au、Pd、Pt、Cr和Nb），因为只有这些金属不受反应性酸（BHF）蚀刻制造步骤的侵蚀。在这里，我们展示了一种新技术，该技术导致机械稳定的悬浮高迁移率石墨烯器件，该器件与几乎任何类型的接触材料兼容。在聚二甲基戊二酰亚胺基有机抗蚀剂上制备的石墨烯器件在77 K下电子载流子密度n = 5.0 10^9 cm^-2时显示出高达600.000 cm ^2/Vs的迁移率。这项技术为基于复杂悬浮石墨烯的自旋电子、超导和其他类型的设备铺平了道路。
2010-09-27 cond-mat.mes-hall
Limitations to Carrier Mobility and Phase-Coherent Transport in Bilayer Graphene
我们目前的高迁移率双层石墨烯完全封装在六方氮化硼的运输测量。我们给出了在低磁场下的双端量子霍尔效应测量结果，显示出完全对称破缺的朗道能级。从弱定位测量，我们提取门可调相位相干时间$τ_ϕ$以及谷间和谷内散射时间$τ_i$和$τ_*$。虽然$τ_ϕ$与电子-电子相互作用介导的退相机制定性一致，但电子自旋翻转散射过程在低温下限制了$τ_ϕ$。对$τ_i$和$τ_*$的分析指出，局部应变波动是限制高质量双层石墨烯中的迁移率的最可能的机制。
2014-09-30 cond-mat.mes-hall
Nature of the 1/f Noise in Graphene, Direct Evidence for the Mobility Fluctuations Mechanism
低频电流波动的性质，即载波数与迁移率，定义了电子设备中的降噪策略。虽然金属中的1/f噪声归因于电子迁移率波动，但缺乏直接证据（f是频率）。本文通过测量h-BN封装的石墨烯晶体管在几何磁阻条件下的噪声，直接评估低频电子电流波动的机制。发现石墨烯电阻波动的相对噪声谱密度非单调地依赖于磁场（B），在大约uB=1（u是电子迁移率）处具有最小值。这一观察结果明确证明，迁移率波动是高质量石墨烯中电子噪声的主要机制。我们的研究结果对于石墨烯在电子学中的所有应用都很重要，并增加了对任何电子器件中1/f噪声起源的基本理解。
2021-11-07 cond-mat.mes-hall
A new transfer technique for high mobility graphene devices on commercially available hexagonal boron nitride
我们目前的电子输运测量的单层和双层石墨烯的市售六方氮化硼。我们提取的迁移率在室温下高达125 000 cm^2/V/s，在4.2 K下高达275 000 cm^2/V/s。在磁场为5 T、温度为4.2 K时，nu = 1量子霍尔平台的早期发展支持了这种优异的质量。我们还提出了一种新的和准确的转移技术的石墨烯六方氮化硼晶体。该技术简单、快速，并且在氮化硼上产生原子级平坦的石墨烯，其几乎完全没有气泡或褶皱。市售氮化硼的潜力与我们的转移技术相结合，使高迁移率石墨烯器件更容易获得。
2011-10-05 cond-mat.mes-hall
The Effect of Cluster Formation on Graphene Mobility
我们研究了金原子以点状带电杂质和团簇的形式对石墨烯输运性质的影响。低温沉积（18 K）的Au降低的流动性和移动的狄拉克点的方式是一致的散射从点状带电杂质。将温度升高到室温促进团簇的形成，这用原子力显微镜进行了验证。我们发现，对于一个固定量的Au杂质，形成集群提高了流动性，并导致狄拉克点移回零。
2010-03-02 cond-mat.mes-hall
Small gold clusters on graphene, their mobility and clustering: A DFT study
基于实验观察到的石墨烯表面金原子的高迁移率及其形成纳米团簇的倾向，我们采用密度泛函理论研究了石墨烯表面小团簇的基态结构、迁移率和团簇.我们对电子结构的详细分析确定了形成强金-金键的机会和石墨烯介导的预吸附片段的相互作用，作为金在石墨烯上聚集的趋势背后的驱动力。虽然含有多达三个金原子的簇具有一个明确的基态结构，但具有四个金原子的簇的两种气相异构体都可以在石墨烯上找到。在气相中，金刚石形状的Au $_{4}^{D}$簇是基态结构，而Y形状的Au $_{4}^{Y}$当吸附在石墨烯上时变成实际的基态。正如我们所展示的，这两种簇都可以通过两种不同的成簇过程在石墨烯上产生。我们还详细研究了逐步形成的金二聚体的两个预吸附的吸附原子，以及金$_{3}$的形成。所有的反应都是放热的，没有进一步的激活障碍，除了扩散障碍，被发现。所有研究的集群的扩散障碍范围从4到36 meV，只有，并大大超过了吸附能的-0.1至-0.59 eV。这解释了Au $_{1-4}$在石墨烯上沿着C-C键的高迁移率。
2010-10-08 cond-mat.mes-hall
Effects of edge chemistry doping on graphene nanoribbon mobility
半导体的掺杂对于各种器件应用是必要的。在最近的实验中，利用其反应性边缘的化学被证明是掺杂原子级薄的石墨烯纳米颗粒（GNR）以实现新器件的有效方法。通过使用从头算密度泛函和参数化紧束缚模拟，结合量子输运的非平衡格林函数形式主义，研究了由边缘掺杂限制的载流子迁移率作为GNR宽度，掺杂密度和载流子密度的函数。结果表明，对于宽于约4nm的GNR，迁移率与GNR宽度近似线性地成比例，与边缘掺杂浓度成反比，并且随着载流子密度的增加而减小。对于较窄的GNR，迁移率对GNR宽度和载流子密度的依赖性可以是定性不同的。
2011-07-24 cond-mat.mes-hall
A Comparative Study of Substrates Disorder on Mobility in the Graphene Nanoribbon: Charged Impurity, Surface Optical Phonon, Surface Roughness
基底对石墨烯电子性质的影响尚不清楚。许多理论和实验的努力已经做了澄清这种差异。本文研究了衬底无序情况下扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）中的电子输运性质。研究了衬底的三种主要无序：表面粗糙度、带电杂质和表面光学声子。采用非平衡格林函数和紧束缚模型研究了石墨烯纳米带的电子性质。这些障碍的影响分别进行了研究，最后，他们的影响进行比较，以确定散射的主导来源。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall
High-Mobility Few-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Epitaxial Ferroelectric Gate Oxides (Supplementary Information)
arXiv的补充信息：0810.4466：1。Pb（Zr_0.2Ti_0.8）O_3（PZT）薄膜的表征2.石墨烯剥离前的衬底制备。3. FLG的能带结构。4. PZT的介电常数测量。5. rho（V_g）和R_H（V_g）符合谱带重叠区。6.石墨烯中纵向声学声子的形变势。7. SiO_2栅FLG的电阻率和霍尔测量
2008-10-29 cond-mat.mes-hall
Drift velocity peak and negative differential mobility in high field transport in graphene nanoribbons explained by numerical simulations
我们提出了高场输运的数值模拟悬浮和沉积扶手椅型石墨烯纳米粒子（A-GNR）在HfO 2衬底。悬浮GNR中的漂移速度在高电场（F）下不饱和，而是降低，在F=10 kV/cm时显示出最大值。沉积在HfO 2强烈降低漂移速度的因素高达10相对于悬浮GNRs在低场制度，而在高场漂移速度接近内在的价值，预计在悬浮GNRs。即使在完美边缘的假设下，所获得的迁移率也远远落后于二维石墨烯的预期，并且被表面光学声子进一步降低。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall
Long Distance Spin Transport in High Mobility Graphene on Hexagonal Boron Nitride
我们对迁移率高达40 000 cm $^{-1}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的氮化硼基单层石墨烯器件进行了自旋输运测量。我们可以在室温下观察到长度达20 μm的自旋输运，这是迄今为止对石墨烯测量的最大距离。由于增强的载流子扩散，自旋弛豫长度测量到4.5 μm。弛豫时间类似于较低质量的基于SiO $_2$的器件的值，约为200 ps。我们发现，在几乎相等的措施，由Elliott-Yafet和D 'Yakonov-Perel机制的弛豫速率。
2012-09-10 cond-mat.mes-hall
High-Mobility Few-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Epitaxial Ferroelectric Gate Oxides
用Pb（Zr0.2Ti0.8）O3（PZT）单晶外延层代替SiO2衬底后，少层石墨烯（FLG）场效应晶体管的载流子迁移率μ提高了10倍。在FLG的纯电子区，当n = 2.4x10^12/cm^2时，μ在300 K时达到7x10^4 cm^2/Vs，是由纵向声学（LA）声子设定的本征极限的70%;在低温时增加到1.4x10^5 cm^2/Vs。随温度变化的电阻率ρ（T）揭示了LA声子散射的清晰特征，产生变形势D = 7.8+/-0.5 eV。
2008-10-24 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport in graphene antidot lattices
如果衬底和环境的影响最小化，石墨烯样品可以具有非常高的载流子迁移率。将石墨烯片嵌入到两侧具有六方氮化硼（hBN）的异质结构中被证明是实现高体迁移率的特别有效的方式。纳米图案化石墨烯可以增加额外的损伤，并通过边缘无序大大降低样品的迁移率。在hBN衬底而不是SiO2的顶部制备蚀刻的石墨烯纳米结构是没有补救措施的，因为传输特性仍然由边缘粗糙度主导。在这里，我们表明，在纳米级上蚀刻完全封装的石墨烯更温和，并且可以保留高迁移率。为此，我们准备了石墨烯antidot晶格，我们观察磁输运功能源于弹道输运。由于我们的样品的晶格周期很短，我们还可以探索经典和量子输运机制之间的边界。
2015-09-17 cond-mat.mes-hall
Flexural phonon scattering induced by electrostatic gating in graphene
石墨烯具有极高的载流子迁移率，部分原因是其平面镜像对称性抑制了高度占据的声学弯曲声子的散射。石墨烯器件的静电门控可以破坏平面镜像对称性，从而产生与弯曲声子的耦合机制。基于密度泛函理论（DFT）和玻尔兹曼方程，采用第一性原理计算研究了几种栅几何结构和电介质环境下栅诱导单声子散射对迁移率的影响.我们证明，这种散射机制可以是一个流动性的限制因素，并显示如何载流子密度和温度缩放的迁移率取决于静电环境。我们的研究结果可以解释从实验中提取的面内声学声子的高变形势，并进一步表明器件对称性和由此产生的迁移率之间的直接关系。
2017-01-04 cond-mat.mes-hall
Extraordinary high room-temperature carrier mobility in graphene-WSe$_2$ heterostructures
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Vienna University of Technology（维也纳工业大学）；AMO GmbH（AMO有限公司）
研究发现，由WSe₂、石墨烯和hBN构成的异质结构可使石墨烯室温载流子迁移率提升3倍以上，达350000 cm²/(V·s)，其电阻率温度依赖性弱于其他石墨烯衬底，对电子-声子散射的现有理解提出了挑战。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall
Field enhanced electron mobility by nonlinear phonon scattering of Dirac electrons in semiconducting graphene nanoribbons
已发现作为施加的电场的函数的石墨烯纳米颗粒的计算的电子迁移率具有用于进入非线性输运状态的大阈值场。该场取决于晶格温度、电子密度、杂质散射强度、纳米尺度宽度和线边粗糙度的相关长度。已经观察到超过该阈值的增强的电子迁移率，这与具有较大群速度的高能态的初始加热电子有关。然而，由于石墨烯中的费米速度和显著增加的声子散射，这种迁移率增强很快达到最大值。在线性和非线性输运机制中观察到的迁移率的超线性和次线性温度依赖性。通过分析计算得到的非平衡态电子分布函数，将这种差异分别归因于弹性散射使电子从右费米边扫向左费米边和场致电子加热使电子从低能态向高能态移动的结果。阈值场被推高的相关长度在高场制度的减少，并进一步伴随着在迁移率增强的幅度减小。这意味着一个异常的高场增加的线边缘粗糙度散射降低相关长度，由于高能量状态的占领由场致电子加热。
2011-01-28 cond-mat.mes-hall
Lithography-free Fabrication of High Quality Substrate-supported and Freestanding Graphene devices
我们提出了一种用于制造清洁、高质量石墨烯器件的无光刻技术。该技术基于通过硬Si荫罩的蒸发，并且消除了光刻工艺引入的污染物。我们证明，通过这种技术制造的设备具有显着更高的迁移率值比那些通过标准的电子束光刻。为了获得超高迁移率器件，我们将该技术扩展到制造迁移率高达120，000 cm^2/Vs的悬浮石墨烯样品。
2010-03-23 cond-mat.mes-hall
Low Magnetic Field Regime of a Gate-Defined Constriction in High-Mobility Graphene
我们报告了在增加磁场时，通过高迁移率石墨烯器件中的栅极限定的收缩从弹道输运到量子霍尔制度的相干电子传输的演变。在低场时，电导表现出法布里-珀罗共振，这是由顶部栅区下方形成的npn腔引起的。在对应于等于npn腔长的回旋半径的临界场$B^*$以上，法布里-珀罗共振消失，蛇轨迹被引导通过具有一组特征电导振荡的收缩。进一步增加的磁场，使我们能够探测的朗道能级谱的收缩，由于在鞍势的朗道能级的限制和解除限制的组合失真。数值计算证实了这些观察结果。
2018-12-02 cond-mat.mes-hall
Numerical investigation of the electrical conductivity of irradiated graphene
采用实空间Kubo方法数值研究了辐照石墨烯的输运性质（电导率和迁移率）。描述了一个由数百万个原子组成的微米级系统，这些原子具有各种尺寸和浓度的纳米孔。电导率和迁移率作为载流子（空穴）密度的函数进行计算，以提供可能的比较与实验。
2019-10-28 cond-mat.mes-hall
Mobility in Graphene Double Gate Field Effect Transistors
在这项工作中，双门场效应晶体管制造的单层石墨烯进行了研究。除了通过手动剥离的石墨烯沉积之外，应用常规的自上而下的CMOS兼容工艺。比较了单栅和双栅石墨烯场效应晶体管中的载流子迁移率。即使在双栅极石墨烯FET中，载流子迁移率也在几乎整个测量范围内超过硅的通用迁移率。在可比的尺寸下，超薄体绝缘体上硅MOSFET的迁移率无法与石墨烯FET值竞争。
2008-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-field mobility in graphene on substrate with a proper inclusion of the Pauli exclusion principle
本工作的目的是模拟不同基底上单层石墨烯的电荷输运。除了石墨烯层中已经存在的相互作用机制之外，这需要包括载流子与杂质和衬底的声子的散射。作为物理模型，半经典玻尔兹曼方程假设和结果是基于直接模拟蒙特卡罗（DSMC）。关键的一点是正确地包含了泡利不相容原理（PEP）。研究了两种不同的衬底：SiO $_2$和六方氮化硼（h-BN）。在所采用的用于电荷-杂质散射的模型中，关键参数是石墨烯层与衬底的杂质之间的距离$d$。通常认为$d$是常数。这里，我们假设$d$是随机变量，以便考虑衬底的粗糙度和杂质位置的随机性。我们确认，只有低场迁移率已被调查，即h-BN是最有前途的基板之一，也为高场迁移率的考虑到减少退化的速度由于远程杂质。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall
Theory of Interfacial Plasmon-Phonon Scattering in Supported Graphene
限制支撑的石墨烯中的电子迁移率的因素之一是远程声子散射。我们建立了石墨烯等离子体激元与衬底表面极性声子（SPP）模耦合的理论，发现这种耦合导致了界面等离子体激元-声子（IPP）模的形成，并由此产生了动态反屏蔽和远程声子屏蔽现象。用我们的理论计算了SiO $_{2}$，HfO $_{2}$，h-BN和Al $_{2}$ O $_{3}$衬底的远声子限制迁移率.我们发现，h-BN产生最高的峰值迁移率，但在实际上有用的高密度范围内的迁移率在HfO $_{2}$支持的石墨烯是高的，尽管事实上，HfO $_{2}$是一个高- $κ$电介质与低频模式。我们的理论预测，强烈的温度依赖性的总迁移率有效地消失在非常高的载流子浓度。讨论了多晶性对IPP散射的影响。
2012-07-26 cond-mat.mes-hall
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
Disorder-perturbed Landau levels in high electron mobility epitaxial graphene
我们发现，在外延石墨烯中的本地化缺陷的存在下的朗道水平显着修改相比，一个理想的系统。我们报告高品质的样品上进行的磁谱实验。除了典型的带间磁光跃迁，我们清楚地观察到额外的过渡，涉及与短程杂质，如空位的扰动状态。发现它们的强度随着退火过程而降低，并且观察到随着时间的推移的部分自愈。通过使用类似δ势的扰动朗道能级的计算显示了理想石墨烯的劳道能级之间和相同能量处的电子态。计算得到的所有微扰态和未微扰态的吸收谱与实验符合得很好。
2014-10-16 cond-mat.mes-hall
Evidence of Lifshitz transition in thermoelectric power of ultrahigh mobility bilayer graphene
解析态密度（DOS）中的低能特征是理解基于石墨烯的二维异质结构中各种丰富的新现象的关键。从理论和实验上证实了双层石墨烯中三角翘曲引起的Lifshitz相变。然而，由于其相对较低的能量尺度（$\sim 1$ meV），其对输运性质的影响的实验实现一直具有挑战性。在这项工作中，我们表明，热电功率（TEP）可以作为一个有效的探针，调查的DOS的BLG的细微变化。我们观察到额外的熵功能在附近的电荷中性点（CNP）的带隙BLG。这种对莫特公式的明显违反可以通过考虑三角翘曲的影响来定量解释，从而作为Lifshitz转变的可能证据。
2020-03-05 cond-mat.mes-hall
High Electron Mobility in Epitaxial Graphene on 4H-SiC(0001) via post-growth annealing under hydrogen
我们研究了在4 H-SiC（0001）上外延单层石墨烯的磁输运性质，该石墨烯是通过在Ar中常压石墨化，然后进行H2插层而生长的。我们直接证明了在石墨烯/SiC（0001）界面处饱和Si悬挂键以实现高载流子迁移率的重要性。成功消除Si悬空键后，载流子迁移率在0.3 K时从3 000 cm^2/Vs增加到> 11 000 cm^2/Vs。此外，石墨烯的电子浓度往往会从几个10^12 cm^-2下降到小于10^12 cm^-2。对于一个典型的大（30 × 280 μ m^2）霍尔棒，我们报道了在朗道能级填充因子nu = 2，6，10，14时，在0.3 K下观察到的整数量子霍尔态，其横向电阻平台发展良好. 42和Shubnikov de Haas振荡。在这样的器件中，在nu=2、19 T和0.3 K下的霍尔态量子化可以是非常鲁棒的：对于高达250 uA的测量电流，电子传输中的耗散可以保持非常低，纵向电阻率低于5 mOhm。这在计量学应用方面是非常有前途的。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall
Boron Nitride Substrates for High Mobility Chemical Vapor Deposited Graphene
化学气相沉积（CVD）石墨烯通常作为石墨烯器件制造的可扩展解决方案呈现，但迄今为止，这种石墨烯表现出比通过剥离产生的石墨烯更低的迁移率。使用氮化硼底层，我们实现了高达37，000 cm^2/Vs的迁移率，比通常报道的CVD石墨烯高一个数量级，并且优于大多数剥离的石墨烯。该结果表明，可扩展的高迁移率CVD石墨烯的障碍不是生长技术，而是选择使载流子散射最小化的衬底。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall 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
Organometallic Hexahapto Functionalization of Single Layer Graphene as a Route to High Mobility Graphene Devices
单层石墨烯的有机六结合铬金属络合，其涉及石墨烯π系统与空铬d轨道的结构性再杂化，导致场效应器件，其保持高度的迁移率，具有增强的开-关比。金属和石墨烯之间的这种六键合模式与通过在石墨烯晶格中产生sp3碳中心的常规共价σ键形成引起的电子结构的改变截然不同，并且这种化学反应是可逆的。
2013-08-06 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Mobility Extraction and Quantum Capacitance Impact in High Performance Graphene Field-effect Transistor Devices
讨论了石墨烯器件的场效应迁移率。我们认为，石墨烯弹道平均自由程只能通过同时考虑电特性和沟道长度依赖的迁移率来提取。在这样做时，我们发现在室温下的弹道平均自由程为300 nm的载流子浓度为~ 1 e12/cm 2，并且必须考虑到大约300 ohmum的实质性串联电阻。此外，我们展示了单层石墨烯器件上的第一量子电容测量。
2008-12-20 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
Chemically-induced Mobility Gaps in Graphene Nanoribbons: A Route for Upscaling Device Performances
我们报告了基于第一性原理的研究介观量子输运的化学掺杂的石墨烯纳米带的宽度高达10 nm。与硼杂质相关的准束缚态的发生导致迁移率间隙大至1 eV，由强电子-空穴不对称背散射现象驱动。这种现象开辟了新的方式来克服目前的石墨烯基器件的限制，通过化学掺杂的石墨烯纳米带的尺寸在传统的光刻达到的制造。
2009-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Geometric interference in a high-mobility graphene annulus p-n junction device
作为施加两个单独的栅极电压的结果，在石墨烯环形PN结器件的电阻中观察到干扰的出现。仔细检查观察到的电阻图案，并且确定由这些图案产生的峰的位置与温度和磁场无关。此外，这些图案不能归因于Aharonov-Bohm振荡、结处的法布里-珀罗干涉或莫尔电位。器件的数据进行了比较与传统的霍尔条的几何形状，以及与量子输运模拟数据制造的另一个设备。由于这两种设备属于不同的拓扑类，因此在相应的测量数据中观察到的细微差异表明，所观察到的几何干涉图案最有可能的来源是量子疤痕。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall
Influence of disorder on conductance in bilayer graphene under perpendicular electric field
实验研究了置于垂直电场中的双层石墨烯的电子输运。在高电场下，电阻急剧增加;然而，即使在低温下，电阻也不发散。所观察到的电导的温度依赖性由两个贡献：热激活（TA）传导和可变范围跳跃（VRH）传导。我们发现，在测量的电场范围（0 - 1.3 V/nm）的TA行为提取的迁移率间隙符合理论预测的带隙开放的双层石墨烯，虽然VRH导电恶化的绝缘状态更严重的双层石墨烯具有较小的迁移率。这些结果表明，迁移率的提高对于双层石墨烯场效应晶体管的成功操作至关重要。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall
Spin transport in high-mobility graphene on WS$_2$ substrate with electric-field tunable proximity spin-orbit interaction
石墨烯负载在过渡金属二硫属化物衬底上提供了一个新的平台来研究在衬底诱导的自旋轨道耦合存在下石墨烯中的自旋输运，同时保持其固有的电荷输运性质。我们报告的第一个非本地自旋输运测量石墨烯完全支持在3.5 nm厚的二硫化钨（WS $_2$）衬底，并从顶部封装8 nm厚的六方氮化硼层。对于石墨烯，具有高达16，000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的迁移率，我们测量几乎恒定的自旋信号在电子和空穴掺杂的制度，独立于下面的WS $_2$衬底的导电状态，这排除了WS $_2$的自旋吸收的作用。WS上石墨烯$_2$中电子的自旋弛豫时间$τ_{\text{s}}$与相同芯片上SiO上石墨烯$_2$中的$τ_{\text{s}}$ ~ 800 ps相比大幅降低至~10 ps。在量子磁阻测量中，$τ_{\text{s}}$的强抑制以及可检测的弱反局域化特征是WS $_2$在石墨烯中诱导的自旋轨道耦合（SOC）的明显效果。通过在封装区域中施加顶栅电压，我们将电场调制为1 V/nm，将$τ_{\text{s}}$几乎改变为四倍，这表明平面内Rashba SOC的电场控制。此外，通过$τ_{\text{s}}$的载流子密度依赖性，我们还确定了石墨烯-WS $_2$界面处空穴掺杂制度中的D 'yakonov-Perel'型机制的指纹。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall
Evaluation of Disorder Introduced by Electrolyte Gating through Transport Measurements in Graphene
我们通过石墨烯中的输运测量来评估电解质门控器件中的无序程度。通过比较离子栅和标准金属栅器件中的迁移率，我们表明离子液体的沉积引入了密度约为$6\times 10^{12}$ cm $^{-2}$的带电杂质;将石墨烯中迁移率的上限设定为3000 cm $^2$ /Vs。在较高温度下，离子液体中的声子进一步降低迁移率，使其在室温下的上限为2000 cm $^2$ /Vs。由于无序的程度是独立的基础材料，这些结果是有价值的了解在一般设备中使用电解质门控的无序效应。
2016-06-01 cond-mat.mes-hall
Friction and mobility of carbon nanoparticles on a graphene sheet
它示出使用分子动力学的方法，碳纳米颗粒（矩形石墨烯片，球形富勒烯的大小$L<10$ nm）的表面上的热化的石墨烯片躺在一个平坦的基板上的运动可以被描述为在一个粘性介质中的颗粒的运动与恒定的摩擦系数，其值取决于温度和颗粒尺寸。它已被证明有两种类型的有效摩擦：扩散和弹道。在弹道运动状态下（以速度$v>100$ m/s），由于移动的纳米颗粒与石墨烯片的热平面外弯曲振动的相互作用而发生减速。因此，随着温度的升高，摩擦系数单调增加。在扩散运动状态下（以$v<10$ m/s），由于颗粒需要克服局部能垒而产生摩擦，因此摩擦随温度升高而减小。弹道和扩散摩擦之间的差异在低温下最明显，因为纳米颗粒在弹道运动状态下的流动性随着温度的升高而降低，而在扩散状态下则单调增加。它示出的法向力的存在下，按纳米粒子的基板导致其与基板的摩擦增加。
2022-02-13 cond-mat.mes-hall
Mobility and Saturation Velocity in Graphene on SiO2
我们研究了室温以上（300-500 K）和高场（~1 V/um）下SiO2上石墨烯的迁移率和饱和速度。数据进行了分析，包括门控载体，热发电，“水坑”收费，焦耳加热的实际模型。迁移率和饱和速度都随着温度的升高而降低，温度高于300 K，载流子密度高于2 × 10^12 cm^-2。在低载流子密度下，饱和速度大于3 × 10^7 cm/s，并且在高达1.2 × 10^13 cm^-2时仍大于Si中的饱和速度。输运似乎主要受到SiO2衬底的限制，但结果表明，固有的石墨烯饱和速度可能是这里观察到的两倍以上。
2010-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of disordered edges on transport properties in graphene
研究了等离子体刻蚀样品边缘对电输运和掺杂的影响。通过电输运测量，分析了单层和双层石墨烯样品的整体掺杂和迁移率。因此，边缘对样品的总体掺杂有很大贡献。此外，对于窄样品，边缘无序可以被发现是迁移率的主要限制源。
2016-05-11 cond-mat.mes-hall
Transport properties of rippled graphene
石墨烯中载流子的异常高的迁移率是其定义特性之一，特别是考虑到潜在的应用。因此，了解限制流动价值的机制具有实际和根本的重要性。本文的目的是从理论上研究这样一种机制，即波纹上的散射。利用单带紧束缚模型研究了波纹石墨烯的输运性质。键长的变化，对应于有效质量图片中的矢量势，和波动的标量势都包括在形式主义。将样品建模为自相似表面，其特征在于粗糙度指数，其值范围从典型的SiO $_{2}$上的石墨烯到悬浮样品。计算的折射率和迁移率的范围与实验重叠。这里提出的结果支持的概念，涟漪的流动性限制的因素之一。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall
How Graphene-like is Epitaxial Graphene? \\Quantum Oscillations and Quantum Hall Effect
我们研究了在6 H-SiC（0001）衬底上外延生长的高质量单层石墨烯的输运性质。我们已经测量了传输特性，特别是载流子密度，迁移率，电导率和大样品以及亚微米大小的霍尔酒吧是完全躺在原子级平坦的衬底平台的磁导。结果显示高迁移率，独立于样品尺寸和Shubnikov-de Haas效应与单层石墨烯的朗道能级谱。当门控接近狄拉克点时，迁移率大幅增加，并且发生石墨烯类量子霍尔效应。这证明外延石墨烯由先前在剥离的石墨烯中观察到的相同的伪相对论物理学支配。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall
Half integer quantum Hall effect in high mobility single layer epitaxial graphene
量子霍尔效应，与$π$的贝里相是在这里证明了在4 H碳化硅的C面上生长的单个石墨烯层。在4 K下的迁移率为$\sim$ 20，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s，在300 K下的迁移率为~ 15，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s，尽管存在污染和衬底步骤。这与SiO $_2$上的最佳剥离的石墨烯薄片相当，并且比Si面外延石墨烯单层大一个数量级。这些和其他性质表明，C面外延石墨烯是基于石墨烯的电子器件的可行平台。
2009-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Method for Transferring High-Mobility CVD-Grown Graphene with Perfluoropolymers
使用无定形聚合物通过化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯的转移代表了用于石墨烯基电子器件制造的广泛实施的方法。然而，最常用的聚合物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）会在石墨烯上留下残留物，从而限制了移动性。在这里，我们报告了一种石墨烯转移和图案化的方法，该方法采用全氟聚合物-Hyronium-作为转移手柄，并保护石墨烯免受光刻胶或其他聚合物的污染。以这种方式转移到LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$异质结构上的CVD生长的石墨烯在原子上是干净的，在2 K下在狄拉克点附近具有高迁移率（~ 30，000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$）和清晰的量化霍尔和磁阻。局部控制的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面金属-绝缘体过渡-通过石墨烯-保留与此转移方法。全氟聚合物（诸如Hyplane）与CVD生长的石墨烯和其他2D材料的使用可以容易地与其他聚合物或光致抗蚀剂一起实施。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric effect in high mobility single layer epitaxial graphene
研究了碳化硅衬底上高迁移率单层外延石墨烯的热电响应随温度和磁场的变化关系。对于热电势的温度依赖性，即使当载流子密度很高时，也观察到与Mott关系的强烈偏离，这反映了屏蔽效应的重要性。在量子霍尔制度中，热电势峰的幅度低于理论预测的量子值，尽管样品的高迁移率。随着温度的降低，振幅的系统性降低表明热电势的抑制是石墨烯中狄拉克电子所固有的。
2011-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current Saturation and Surface Polar Phonon Scattering in Graphene
我们提出了一个研究的极性绝缘衬底上的石墨烯器件的传输使用紧束缚模型。使用多波段玻尔兹曼处理的流动性计算。我们提供了表面极性声子对低场迁移率的贡献随载流子密度、温度和距衬底的距离的缩放。在高偏压下，我们发现石墨烯的自热效应对于解释所观察到的饱和电流行为是必不可少的。我们预测，通过优化器件的冷却，高偏置电流可以显着增强。
2009-10-26 cond-mat.mes-hall
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
Transition from ballistic to diffusive behavior of graphene ribbons in the presence of warping and charged impurities
利用Landauer理论和紧束缚p轨道哈密顿量研究了长程无序势和翘曲对石墨烯带电导率和迁移率的影响。我们表明，作为结构的长度增加的系统经历了从弹道扩散制度的过渡。这反映在计算的电导率和迁移率的电子密度依赖性中。特别地，我们表明石墨烯带的迁移率随μ（n）n^（-λ）变化，其中0<λ <0.5。指数λ取决于系统的长度，其中λ =0.5对应于弹道制度中的短结构，而扩散制度λ =0（当迁移率与电子密度无关时）对于足够长的结构达到。我们的结果可以用于解释实验数据时，λ的值可以用来区分系统的传输制度（即弹道，准弹道或扩散）。根据我们的研究结果，我们讨论了现有的实验结果。
2009-09-30 cond-mat.mes-hall
Probing charge scattering mechanisms in suspended graphene by varying its dielectric environment
具有高载流子迁移率μ的石墨烯对于石墨烯基电子器件和石墨烯的狄拉克费米子的基本性质的研究都是必需的。人们普遍认为，石墨烯中的迁移率限制因素是驻留在石墨烯上或底层衬底中的带电杂质的库仑散射。这对于SiO2衬底上的传统石墨烯器件和最近报道的高迁移率悬浮和支撑器件都是如此。减少这种散射的有吸引力的方法是将石墨烯放置在具有高静态介电常数κ的环境中，这将有效地屏蔽由于杂质引起的电场。然而，到目前为止，实验仅报告了高κ环境对迁移率的适度影响。在这里，我们通过研究悬浮在液体中的多终端石墨烯器件中的电输运来研究石墨烯的介电环境的影响，其中κ范围从1.9到33。对于非极性液体（κ<5），我们观察到μ随着κ快速增加，并报告了石墨烯器件在苯甲醚（κ=4.3）中的室温迁移率高达约60，000 cm 2/Vs，而在极性液体（κ>18）中，我们观察到迁移率急剧下降。我们证明，非极性液体通过筛选吸附在石墨烯上的带电杂质来增强流动性，而极性液体中的带电离子引起所观察到的流动性抑制。此外，使用分子动力学模拟，我们建立了平面外弯曲声子的散射，在室温下在真空中悬浮石墨烯中的主要散射机制，被液体的存在抑制。我们希望我们的研究结果可以提供控制和减少未来石墨烯电子器件中载流子散射的途径。
2012-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
