Effect of oxygen plasma etching on graphene studied with Raman spectroscopy and electronic transport
我们报告了石墨烯和石墨烯场效应器件暴露于一系列短脉冲氧等离子体后的研究。我们目前的数据从拉曼光谱，背门场效应和磁输运测量。观察到拉曼“D”和“G”峰之间的强度比I（D）/I（G）（通常用于表征石墨烯中的无序）最初随着等离子体蚀刻脉冲的数量（N（e））近似线性地增加，但随后在较高Ne下减小。我们还讨论了从I（D）/I（G）中提取石墨烯晶畴尺寸的数据的影响。在所测量的最高Ne处，发现“2D”峰几乎被抑制，而“D”峰仍然突出。等离子体蚀刻的石墨烯中的电子输运测量显示狄拉克点的上移，表明空穴掺杂。我们还表征流动性，量子霍尔态，弱本地化和各种散射长度在一个适度蚀刻的样品。我们的研究结果对于理解等离子体刻蚀对石墨烯的影响以及通过人工产生的缺陷来理解无序石墨烯的物理性质是有价值的。
2010-11-02 cond-mat.mes-hall
Heat capacity of nonequilibrium electron-hole plasma in graphene layers and graphene~bilayers
分析了石墨烯层（GL）和石墨烯双层（GBL）中准非平衡二维电子空穴等离子体的统计特性，并计算了它们的热容，得到了弱泵浦本征或弱掺杂GL的GL热容等于$c_{GL} \simeq 6.58$ .随着载流子温度的变化，本征GBL载流子热容$c_{GBL}$从$T \lesssim 300$ ~K时的$c_{GBL} \simeq 2.37$变化到升高温度时的$c_{GBL} \simeq 6.58$。这些值与用$c = 1$计算的经典二维载流子的热容有明显的差别。所得结果可用于不同GL和GBL基高速器件的优化。
2020-11-07 cond-mat.mes-hall
Demonstration of distinct semiconducting transport characteristics of monolayer graphene functionalized via plasma activation of substrate surfaces
我们报告了通过等离子体活化基底表面实现的单层石墨烯的半导体行为。石墨烯器件通过机械剥离到预处理的SiO2/Si衬底上来制造。与原始石墨烯相反，这些石墨烯样品表现出传输间隙以及非线性传输特性，在低温下600的大开/关比，以及类似绝缘的温度依赖性。拉曼光谱表征显示了活化SiO2/Si衬底上石墨烯样品中C原子sp3杂化的证据。我们分析了在低温下的跳跃运输，和弱本地化从磁传输测量观察到的，这表明在功能化的石墨烯的载体本地化和sp3型缺陷之间的相关性。本研究展示了石墨烯的功能化，使用一种新的基板表面活化方法，为未来的石墨烯为基础的应用。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall
Influence of optical nonlinearities on plasma waves in graphene
本文在非微扰的条件下发展了石墨烯中非线性等离子体波的理论。研究了强电场对远红外透射实验中等离子体共振位置和线宽的影响，以及对扫描近场光学显微镜实验中等离子体共振波长和传播长度的影响。该理论表明，几到几十kV/cm量级的场在第一类实验中应导致等离子体共振的红移和加宽，而在第二类实验中应导致波长和传播长度的减小。
2017-07-18 cond-mat.mes-hall
Methane as an effective hydrogen source for single-layer graphene synthesis on Cu foil by plasma enhanced chemical vapor deposition
采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术，在无氢气存在的条件下，在铜箔上制备了单层石墨烯。在等离子体的辅助下，在甲烷分解过程中产生氢物质，而不是显式的H2流。值得注意的是，生长的早期阶段强烈依赖于等离子体功率。所得的晶粒尺寸（成核密度）在50 W处具有最大值（最小值），并且当等离子体功率高于120 W时饱和，因为氢分压通过等离子体功率的简单控制而被有效地调谐。拉曼光谱和输运测量表明，单独分解的甲烷可以提供足够量的氢物种用于通过PECVD合成高质量的石墨烯。
2013-06-26 cond-mat.mes-hall
Absence of a giant spin Hall effect in plasma-hydrogenated graphene
石墨烯中的弱自旋-轨道相互作用被预测为增加，例如，通过加氢。这将导致相当大的自旋霍尔效应（SHE）。我们采用两种不同的方法研究了弱氢化石墨烯的自旋霍尔效应。对于氢化，我们将石墨烯暴露于氢等离子体，并使用拉曼光谱来表征这种方法。然后，我们研究了氢化石墨烯的SHE在H-棒的方法，并通过直接测量的逆SHE。虽然可以观察到一个大的非局部电阻的H-酒吧结构，与其他方法的结果比较表明，这种非局部电阻是由一个非自旋相关的起源。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
Magnetic and Kohn-Luttinger instabilities near a Van Hove singularity: monolayer versus twisted bilayer graphene
我们研究了单层和扭曲双层石墨烯中范霍夫奇点附近电子相互作用的多体不稳定性。我们表明，配对不稳定性必须占主导地位的趋势磁秩序的费米能级被调谐到范霍夫奇异性的石墨烯的导带。由于色散鞍点的扩展特性，我们发现电子的配对优先发生在f波对称的通道中，在沿费米线鞍点的位置上序参量为零.在扭曲双层的情况下，色散的对称性降低到C_{3v}群，最重要的是，它导致在鞍点发散但沿费米线可积的双折射率。这意味着铁磁不稳定性在范霍夫奇点附近的扭曲石墨烯双层中占主导地位，其强度随着电子系统的最低子带对于减小的扭曲角变得更平坦而放大。
2013-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Excitonic Instabilities and Insulating States in Bilayer Graphene
采用重整化群方法研究了双层石墨烯最近邻跃迁的竞争基态。在没有相互作用的情况下，该模型在半填充时的费米面由两个具有动量$\mathbf{K}$、$\mathbf{K}'$的节点组成，其中导带和价带彼此接触，产生半金属。由于在这两点附近的能量色散是二次的，具有完美的粒子-空穴对称性，如果存在带间相互作用，激子不稳定性是不可避免的。使用微扰重整化群分析的一个循环的水平，我们发现不同的竞争有序基态，包括铁磁性，超导性，自旋和电荷密度波态与有序矢量$\mathbf{Q}=\mathbf{K}-\mathbf{K}'$，激子绝缘体状态。此外，在激子绝缘相和铁磁相中发现了两个具有谷对称性破缺的态。这一分析有力地表明，双层石墨烯的基态应该是带隙的，除了超导性外，所有其他可能的基态都是绝缘的。
2012-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Plasmonic instabilities and terahertz waves amplification in graphene metamaterials
等离子体激元振荡在传统的二维电子气系统中已经被深入研究了40多年，以便在远红外区域找到基于Smith-Purcell效应的真空器件的新替代品。然而，除了多方面的努力，到目前为止，在半导体异质结构中的等离子体激元产生已经非常低效。在这里，我们证明了高迁移率石墨烯超材料的使用，由于其众所周知的更强的光-等离子体耦合相比，半导体材料可以显着提高远红外等离子体放大器和发生器的效率。我们探索电流驱动的等离子体动力学，包括完美的透明度和单层石墨烯结构中的光放大。在宽频率范围内实验观察到石墨烯吸收的电流诱导的完全抑制，随后在室温下对入射的太赫兹辐射进行巨大放大（高达约9%的增益）。这些主动等离子体激元过程由石墨烯器件中相对低的偏置电压触发，导致外部量子效率比主要用于远红外技术的流行的光学到太赫兹转换器件的外部量子效率高约两个数量级。我们的研究结果与石墨烯中等离子体激元的相对低水平的损耗和高度的空间限制相结合，将为广泛的集成高速有源光电子器件开辟途径。
2018-01-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Plasma echoes in graphene
该研究在声学等离激元区域计算石墨烯的时间与空间等离子体回波，揭示极强空间回波响应，并分析电子碰撞、电子色散及半经典与量子模型差异的影响。
2023-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin-caloric resistance of Dirac plasma in a graphene Corbino device
研究石墨烯 Corbino 器件中自旋极化流体动力学 Dirac 等离子体的热输运，揭示自旋扩散与自旋热电流通过改变黏性耗散显著增强热阻。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Theory of the plasma-wave photoresponse of a gated graphene sheet
石墨烯的光响应最近受到了相当大的关注。产生有限直流响应振荡辐射场的主要机制已被调查包括响应的光伏，光热电，和辐射热的起源。在这篇文章中，我们提出了一个完整的分析理论的光响应机制，这是基于激发等离子体波在门控石墨烯片。通过采用相对论流体力学理论，我们表明，等离子体波的光电探测是由无质量的狄拉克费米子特性的载流子在石墨烯和光电探测的效率可以提高相对于普通的半导体异质结中的抛物带电子流体。
2013-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Instabilities of interacting electrons on the honeycomb bilayer
本文利用泛函重整化群方法研究了蜂窝状双层膜上相互作用电子的不稳定性。除了一个新的不稳定性对一个无间隙的电荷密度波，我们发现，使用相互作用参数确定的从头计算石墨烯和石墨把系统接近反铁磁和量子自旋霍尔不稳定性之间的边界。重要的是，这些不稳定性的能量尺度很大，使得与基本模型的不完美和偏差预计将在真正的双层石墨烯中发挥重要作用，其中相互作用效应似乎仅在较小的尺度上可见。因此，我们分析如何减少临界尺度和小掺杂的层的影响的不稳定性。
2011-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hydrodynamic model for electron-hole plasma in graphene
我们提出了一个流体力学模型来描述石墨烯结构的稳态和动态电子和空穴输运性质，该模型考虑了电子和空穴的光谱特征。它旨在用于石墨烯中的电子-空穴等离子体，其特征在于与外部散射（声子和杂质上）相比，载流子间散射速率高，即，用于本征或光泵浦（双极等离子体）和门控石墨烯（实际上单极等离子体）。我们证明了电子和空穴的强相互作用对它们输运的影响可以看作是电子和空穴组分之间的粘性摩擦。我们应用开发的模型计算的石墨烯直流电导率，特别是，相互拖动的电子和空穴的效果进行了描述。研究了双极和单极极限下石墨烯中集体激发的光谱和阻尼，结果表明，在高栅压下，高电子密度和低空穴密度下（反之亦然），集体激发与自洽电场和流体动压（等离子体波）有关.在本征和光泵浦石墨烯中，波构成电子和空穴密度的准中性扰动（电子-空穴声波），其速度仅取决于基本石墨烯常数。
2012-01-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-local Plasma Spectrum of Graphene Interacting with a Thick Conductor
利用自洽场论，得到了单层石墨烯与厚导体库仑耦合时的非局域等离子体激元色散关系。数值计算了任意波数的无阻尼等离子体激元激发谱。对于有间隙的石墨烯，低频（声学）和高频（表面）等离子体激元都可以位于粒子-空穴区域中的无阻尼开口内。此外，我们得到的等离子体激元激发的频率波矢量空间的区域中不存在的独立的带隙石墨烯。
2014-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Termination of Graphene Edges Created by Hydrogen and Deuterium Plasmas
随着器件尺寸减小到纳米尺度，边缘工程对基础研究和应用都很重要。这对于石墨烯尤其如此，因为石墨烯边缘根据原子结构和终端显示出完全不同的电子性质。最近已经表明，可以通过使用氢（H）等离子体蚀刻石墨烯和石墨来获得原子级精确的锯齿形边缘。然而，边缘终止没有被直接研究。在这项研究中，终止的H-等离子体产生的边缘进行了研究，通过高分辨率电子能量损失谱（HREELS）显示的边缘是$\mathrm{sp}^{2}$键合和边缘碳原子是由只有一个H原子终止。这表明，理想的锯齿形边缘，这不仅是原子级精度，而且$\mathrm{sp}^{2}$键合，可以通过H-等离子体蚀刻获得。还通过扫描隧道显微镜（STM）研究了用不同同位素氘（D）的等离子体蚀刻石墨表面，以表明D-等离子体各向异性蚀刻石墨的效率较低，尽管它可以比H-等离子体更有效地制造缺陷。
2022-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Fabrication of Graphene by Hydrogen-Plasma Etching
石墨烯由于其优异的电子和机械性能而引起了广泛的兴趣。然而，其边缘的结构和电子性质往往被忽视，虽然它们是重要的纳米器件，因为边缘比变得更大，通过减小器件的尺寸。在这项研究中，我们提出了一种方法来制造石墨烯与原子排列锯齿形边缘应用氢等离子体蚀刻（HPE）技术。通过在HPE之前图案化石墨烯，成功地将石墨烯成形为期望的结构。原子力显微镜和拉曼光谱都证实，通过这种技术成型的石墨烯即使在边缘也保留了其蜂窝结构，其与锯齿形结构对齐。虽然氢等离子体各向异性刻蚀的机理还不清楚，但刻蚀速率的样品位置依赖性表明氢自由基是各向异性刻蚀的原因。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Instabilities in Anisotropic Chiral Plasmas
利用Berry曲率修正的动力学方程研究了各向异性手征等离子体中的不稳定性。它表明，即使是一个非常小的值的各向异性参数的手征不平衡不稳定性强烈修改。当模式沿平行于各向异性矢量的方向传播时，不稳定性增强，而当模式沿垂直于各向异性矢量的方向传播时，不稳定性被强烈抑制。进一步研究了射流-等离子体系统的不稳定性。对于模沿平行于流速方向传播的情况，我们发现由于奇偶奇效应，色散关系存在一个新的分支。我们还发现宇称奇相互作用可以增强流不稳定性。
2014-09-07 cond-mat.mes-hall hep-ph hep-th
Effect of plasma resonances on dynamic characteristics of double graphene-layer optical modulator
我们分析了基于双石墨烯层（GL）结构的光调制器的动态操作，利用GL吸收的变化，由于电控泡利阻塞效应。所开发的器件模型产生的调制深度上的控制电压和调制频率的依赖关系。当调制频率接近等离子体频率时，双GL结构中等离子体振荡的激发会导致调制深度的共振增加，这对应于典型参数值的太赫兹频率。
2012-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
