Impact Ionization and Carrier Multiplication in Graphene
我们开发了一个模型，在石墨烯中的碰撞电离产生的载流子，这表明，这种影响是不可忽略的，因为消失的能隙，即使是在中等电场中的载流子传输。我们的理论应用于石墨烯场效应晶体管，对于石墨烯场效应晶体管，我们参数化先前用玻尔兹曼形式主义获得的载流子生成速率[A. Girdhar和J. Leburton，Appl. Phys. Lett. 99，229903（2011）]中，以将其包括在自洽方案中并计算晶体管I-V特性。我们的模型表明，漏极电流表现出“向上踢”在高漏极偏压，这是与最近的实验数据相一致。我们还表明，载流子的产生影响沿晶体管沟道的电场分布，这反过来又降低了载流子的速度。
2012-08-03 cond-mat.mes-hall
Nonlinear electromagnetic response of graphene: Frequency multiplication and the self-consistent-field effects
石墨烯是最近发现的具有独特物理性质的碳基材料。这是一个单层石墨，其中的二维电子和空穴由有效质量为零的有效狄拉克方程描述。因此，石墨烯的电磁响应被预测为强非线性的。考虑自洽场效应，我们发展了石墨烯非线性电磁响应的准经典动力学理论。被认为是系统的谐波和脉冲激励的响应。在实际的实验条件下，研究了由于电磁响应的非线性引起的倍频效应。分析了上转换效率与外加电场和样品参数的关系。讨论了石墨烯在太赫兹电子学中的可能应用。
2008-02-29 cond-mat.mes-hall
Theory of carrier transport in graphene double-layer structure with carrier imbalance
基于玻尔兹曼输运理论计算了石墨烯双层系统的载流子迁移率。在该系统中，两个石墨烯层由电介质阻挡层分开。我们专注于两层之间存在载流子不平衡的情况。研究发现，如果选择合适的介质环境，可以通过控制两层之间的载流子密度极化来提高迁移率。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall
Carrier-carrier scattering and negative dynamic conductivity in pumped graphene
我们从理论上研究了载流子-载流子散射过程（电子-空穴和电子-电子）对带内辐射吸收的影响及其对光或电泵浦石墨烯的净动态电导率的贡献。我们证明了由载流子-载流子散射辅助的辐射吸收可以比由于载流子对无序的散射而引起的Drude吸收更强。由于辐射的带内吸收有效地与其带间放大竞争，因此这可以显著影响泵浦石墨烯中的负动态电导率的条件，并且因此影响带间太赫兹和红外激光。找到了非平衡载流子的频率和准费米能级的阈值，它们对应于负动态电导的出现。结果表明，载流子-载流子散射效应使抽运石墨烯中的辐射放大阈值频率向更高的值移动。特别地，在室温下，在SiO2衬底上的石墨烯中，在高于6 THz的频率下可获得负动态电导率。由于载流子-载流子散射的屏蔽，特别是在较低温度下，在具有高k衬底的石墨烯结构中，阈值频率可以降低到显著较低值。
2014-05-17 cond-mat.mes-hall
Hot carrier diffusion-assisted ideal carrier multiplication in monolayer MoSe2
Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Chungbuk National University（忠北国立大学）；Pusan National University（釜山国立大学）
本研究通过超快瞬态吸收光谱和第一性原理计算，证明单层MoSe2由于抑制载流子-晶格散射和2Eg能带嵌套提供丰富倍增路径，可实现能量动量守恒允许的理论最大载流子倍增效率。
2026-05-31 cond-mat.mes-hall
Charge carrier mobility degradation in graphene sheet under induced strain
研究了单层石墨烯片中诱导应变对载流子迁移率的影响。迁移率计算玻恩近似包括杂质散射，表面粗糙度的影响和晶格声子的相互作用。与其sSi对应物不同，应变石墨烯显示出随着应变的增加迁移率下降。这种效应的主要原因是由于石墨烯蜂窝中的诱导变形而导致费米速度降低。
2010-10-12 cond-mat.mes-hall
Impact of Auger processes on carrier dynamics in graphene
石墨烯的线性、无间隙能带结构为俄歇过程提供了理想的条件。它们对于基础研究和技术应用非常重要，因为它们从质上改变了载体动力学。时间，动量，和角度分辨的微观计算揭示了一个有效的碰撞激发引起的光激发载流子和显着的库仑诱导载流子冷却效应的显着倍增。我们提出了一个解析表达式的载波倍增预测理想的条件下，其仍然缺少实验观察。
2012-04-25 cond-mat.mes-hall
Hot carriers in graphene -- fundamentals and applications
石墨烯中的热载流子表现出迷人的物理现象，在过去的十年中，对其的理解有了很大的提高。与传统金属中的热载流子相比，它们具有明显不同的物理性质。这主要是由于石墨烯的线性能量-动量色散、声子性质、全界面特性以及载流子密度可调谐到非常小的值，以及从电子掺杂到空穴掺杂。几年来，我们目睹了对石墨烯中热载流子技术应用的兴趣越来越大。特别感兴趣的是光学和光电应用，其中热载流子用于检测（光电检测），转换（非线性光子学）或发射（发光）光。在这些应用领域中，支持石墨烯的系统可能会得到广泛使用，并产生破坏性影响，例如在数据通信、高频电子和工业质量控制领域。这篇评论的目的是提供一个概述的最相关的物理和工作原理，是相关的应用开发热载流子在石墨烯。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall
Hot-Carrier Seebeck Effect: Diffusion and Remote Detection of Hot Carriers in Graphene
我们调查热载流子传播通过石墨烯使用电非局部注入/检测方法。该器件由单层石墨烯片和多根金属引线组成。使用两个远程导线进行电加热，我们产生一个载流子温度梯度，导致剩余（检测器）导线上的可测量热电电压VNL。由于测量的非局部特性，VNL完全是由于塞贝克效应。值得注意的是，偏离焦耳功率P和VNL之间的普通关系，VNL ~ P，在低温下变得很明显，代表热载流子主导的热电指纹。通过研究VNL作为偏置的函数，我们直接确定了载流子温度和热载流子传播的特征冷却长度，这是依赖于热载流子传输的各种新应用的关键参数。
2015-06-15 cond-mat.mes-hall
Multi-carrier Transport in Epitaxial Multi-layer Graphene
对生长在Si面和C面SiC上的外延石墨烯进行了变场霍尔测量。载流子输运基本上涉及少层石墨烯中的单一类型的载流子，而与SiC面无关。然而，在C面SiC上生长的多层石墨烯（MLG）中，霍尔测量表明存在几组具有不同迁移率的载流子。MLG中的电输运可以通过调用三个平行的独立传导通道来适当地描述。其中两种是n型和p型，而第三种涉及几乎本征的石墨烯。轻掺杂沟道中的载流子具有比其他两个高得多的迁移率。
2010-09-01 cond-mat.mes-hall
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
Photo-excited Carrier Dynamics and Impact Excitation Cascade in Graphene
固体中的光激发可以触发级联，其中产生多个粒子-空穴激发。我们分析了石墨烯中碰撞激发过程的载流子倍增级联，并表明对激发的数量对掺杂有很强的依赖性，这使得载流子倍增门可调。我们还预测了激发对的数目以及级联的特征时间与光激发能成线性关系。这些依赖关系，以及尖锐的峰值对激发的角分布，提供了明确的实验签名的载波倍增。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall
Spatio-temporal dynamics in graphene
石墨烯中光激发载流子的时间和光谱分辨动力学已经在理论和实验上得到了深入的研究，而空间载流子扩散却很少受到关注。了解时空载流子动力学对于光电应用是至关重要的，其中载流子输运现象起着重要作用。在这项工作中，我们提供了对石墨烯中载流子的时间、动量和空间分辨动力学的微观访问。我们确定扩散系数为$D \approx 360$ cm $^{2}$ /s，并揭示了载流子-声子和载流子-载流子散射对扩散过程的影响。特别是，我们表明，声子诱导的散射整个狄拉克锥引起的反向扩散抵消的载流子分布的空间展宽。
2019-03-29 cond-mat.mes-hall
Clustered impurities and carrier transport in supported graphene
通过自洽耦合模拟载流子输运和电动力学，研究了带电杂质分布和载流子-载流子相互作用对石墨烯/SiO $_2$中电子输运的影响.我们表明，特征宽度为40- 50 nm的杂质团簇产生实验观察到的大小的电子空穴水坑。在电导率与载流子浓度的关系中，杂质分布决定了剩余电导率和线性区斜率，测量的斜率可以用来估算实验中的杂质浓度。此外，我们表明，高密度的电导率次线性源于载流子-载流子相互作用。
2014-05-20 cond-mat.mes-hall
Influence of Carrier-Carrier Scattering on Electron Transport in Monolayer Graphene
采用系综蒙特卡罗模拟研究了电子-电子散射对本征单层石墨烯分布函数和输运特性的影响。由于狄拉克点附近的线性色散关系，发现石墨烯中的成对碰撞与具有抛物线能带的常规半导体相比不保持系综平均速度。数值计算结果表明，电子-电子散射可以导致在低场迁移率的下降超过80%的中等电子密度。在高密度下，由于简并度增加，影响逐渐减小。
2010-05-14 cond-mat.mes-hall
Reversible control of interface-water induced carrier density in graphene-on-SiO$_2$ by thermal cycling under gate-voltage
除了栅极电场之外，石墨烯载流子密度的可逆处理对于石墨烯的存储器应用是期望的。我们的实验表明，在SiO $_2$上的石墨烯中由于界面水/氧而通常观察到的载流子密度滞后在低于250 K的温度下消失。这些物质的状态，这会影响石墨烯载流子密度，在低温下可以通过在不同的栅极电压下热循环到室温来可逆地控制。此外，用相对干燥的界面制备的器件，因此在室温下显示出可忽略的滞后，在高于室温的加热下显示出滞后的显著增加。因此，在高温和栅电压下的热循环提供了对载流子密度的可逆处理。这些结果进行了讨论的氧化还原反应动力学的温度和界面水密度的依赖性。
2017-06-15 cond-mat.mes-hall
Inelastic carrier lifetime in graphene
我们认为热载流子非弹性散射由于电子-电子相互作用在石墨烯，作为载流子能量和密度的函数。利用$G_0W$和无规相近似计算了掺杂石墨烯零温准粒子自能的虚部。利用完全动态屏蔽库仑相互作用，我们得到了非弹性准粒子寿命和相应的平均自由程。石墨烯的线性色散给出了与抛物线带半导体的寿命能量依赖性在性质上不同的寿命能量依赖性。我们也得到了很好的协议，从角分辨光电子能谱实验的数据。
2007-12-03 cond-mat.mes-hall
Hot carrier relaxation of Dirac fermions in bilayer epitaxial graphene
通过对Shubnikov-de Haas振荡和弱局域化的磁输运测量，实验研究了双层外延石墨烯中热狄拉克费米子的能量弛豫.热电子的能量损失率被发现遵循预测的布洛赫-Grüneisen幂律行为的$T^4$在载流子温度从1.4 K到$\sim$ 100 K，由于电子-声学声子相互作用的变形势耦合常数为22 eV。与单层石墨烯中的$n_e^{-0.5}$依赖性相反，在双层石墨烯中观察到$T^4$幂律的缩放中的载流子密度依赖性$n_e^{-1.5}$，导致能量损失率作为这两个系统之间的载流子密度的函数的交叉。双层石墨烯中的电子-声子弛豫时间也显示出强烈的载流子密度依赖性，而单层石墨烯中的载流子密度在很宽的范围内保持恒定。我们的研究结果和双层和单层之间的比较展示了石墨烯系统中热载流子动力学的更全面的画面。
2014-09-22 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Dynamics of Carrier Multiplication in Quantum Dots
提出了半导体量子点中载流子倍增超快动力学的量子动力学方法。我们研究了电子子带占据和时间分辨光学发射光谱中的潜在动力学，重点是光-物质和库仑相互作用之间的相互作用。我们发现之间的过渡性质不同的行为的载流子倍增，这是由相互作用引起的时间尺度和激发光脉冲的脉冲持续时间的比率控制。在短时间尺度上，即，在带内弛豫之前，这开启了检测载流子倍增的可能性，而不需要测量（多）激子寿命。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Relaxation of Optically Excited Carriers in Graphene
我们通过求解包含电子-声子（e-ph）和电子-电子（e-e）散射的瞬态玻尔兹曼输运方程来探索光激发石墨烯的弛豫。模拟结果表明，当激发载流子仅通过e-ph散射弛豫时，可以在由光子能量确定的能量下实现布居反转。然而，电子-电子散射迅速热化的载流子能量分布冲洗出负的光学电导率峰。弛豫速率和载流子倍增效应作为光子能量和介电常数的函数。
2011-03-29 cond-mat.mes-hall
Plasmon-phonon coupled modes in graphene tuned by the carrier concentration of the semiconductor substrates
研究了石墨烯等离子体激元与半导体衬底表面声子之间的相互作用，该相互作用可以通过衬底的载流子注入来有效地控制。衬底中表面声子的能量和寿命很大程度上依赖于载流子浓度，这为等离子体-声子耦合模（PPCM）的调谐提供了一种新的机制。更具体地，PPCM的分散和寿命可以通过基板的载流子浓度变化来控制。对于给定的动量，PPCM的能量随着衬底的载流子浓度的增加而增加。另一方面，当衬底的载流子浓度增加时，对于给定能量的PPCM的动量减小。PPCM的寿命总是大于没有等离子体-声子耦合的石墨烯等离子体的本征寿命。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall
Photo-excitation Cascade and Multiple Carrier Generation in Graphene
光到自由电子-空穴对的转换是光探测和光电子学领域的关键过程。该过程的效率取决于不同弛豫路径的竞争，并且当光激发载流子不以热的形式损失能量，而是通过载流子-载流子散射过程将其多余的能量转移到额外的电子-空穴对的产生中时，该过程的效率可以大大提高。在这里，我们使用光泵浦-太赫兹探测测量来表明，在石墨烯中，载流子-载流子散射是前所未有的有效的，并且主导了光激发载流子的超快能量弛豫，在宽范围的光子波长中优于光学声子发射。我们的研究结果表明，这将导致二次热电子的产生，起源于导带。由于石墨烯中的热电子可以驱动电流，多个热载流子的产生使石墨烯成为一种有前途的材料，用于将光能高效宽带提取到电子自由度中，从而实现高效的光电应用。
2013-01-25 cond-mat.mes-hall
Hot Carrier Transport and Photocurrent Response in Graphene
石墨烯中强的电子-电子相互作用预计将通过吸收单个光子而产生多重激发。我们发现，载流子倍增对光电流响应的影响是通过非常低效的电子冷却来增强的，从而导致大量的热载流子。热载流子介导的能量传输占主导地位的光响应，并体现在量子效率，可以超过统一，以及在一个特性的光电流的依赖于栅极电压。多个光电流符号的图案作为栅极电压的函数而改变，提供了热载流子主导的传输和载流子倍增的指纹。
2011-09-17 cond-mat.mes-hall
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
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
Nonequilibrium plasmon emission drives ultrafast carrier relaxation dynamics in photoexcited graphene
光激发石墨烯中载流子反转的快速衰减归因于光学声子发射和俄歇复合。等离子体激元发射提供了另一种途径，正如我们在这里所展示的，在超快时间尺度上驱动载流子弛豫动力学。在研究非平衡弛豫动力学时，我们发现等离子体激元发射有效地将反转转化为热载流子，然后通过光学声子发射提取其能量。这一机制不仅解释了所观察到的翻转的fs寿命，而且提供了原子薄的超快等离子体激元发射器的前景。
2015-09-30 cond-mat.mes-hall
Polarization and plasmons in hot photoexcited graphene
我们提出了一个强大的和精确的方法来计算石墨烯的偏振函数和等离子体色散，为任意（各向同性）的非平衡载流子分布，在随机相位近似（RPA）。这是证明了一系列的载流子分布，包括热载流子分布发生在飞秒光激发后。我们表明，定性不同的行为从平衡的情况下，可以发生。由于极化函数决定了动态屏蔽，因此其计算对于量化远离平衡的石墨烯的载流子-载流子散射通道至关重要。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall
Carrier scattering from dynamical magneto-conductivity in quasi-neutral epitaxial graphene
用朗道能级谱研究了准中性多层外延石墨烯中电子散射时间的能量依赖性。从朗道能级加宽的结果可以看出，散射率随能量的增加而线性增加。这意味着石墨烯中朗道能级谱的令人惊讶的性质-分辨的朗道能级的数量随着施加的磁场保持恒定。洞察给出了可能的散射机制和载流子迁移率在石墨烯系统的调查。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall
Carrier type modulation in current annealed graphene layers
我们报告了当前退火的石墨烯和少层石墨烯器件的电学性质。据观察，电流退火几个小时的结果在石墨烯层中的n型掺杂。电流退火后，狄拉克点开始向正栅压方向移动，并在某一固定栅压处饱和。电流退火的石墨烯层中的N型导电是由电流退火期间氧化物层中的电荷俘获引起的，并且电荷中性点随时间跨度的恢复被理解为由于电荷随时间的去俘获。
2014-02-14 cond-mat.mes-hall
Optoelectronic Fingerprints of Interference between Different Charge Carriers in Graphene Superlattices and Analogies to Twisted Graphene Bilayers
受最近关于Kekulé图案化石墨烯低能光谱的实验结果的启发，研究了具有空间调制的石墨烯超晶格的光电特征，该空间调制使单位晶格的尺寸增加了两倍，并将谷折叠到布里渊区的中心。对于像最近实验中看到的超晶格，光电响应揭示了多种载流子，它们的有效质量或费米速度不同。它们的特征类似于多重费米子系统，其中不同的频率间隔由不同类型的准粒子主导。值得注意的是，这些系统的响应表现出的光学电导率的特征峰，这表明一种不同种类的载体之间的干扰。我们还讨论了一个相关的超晶格，表现出合并狄拉克锥和能带平坦化，与哈密顿类似的扭曲双层石墨烯的手征模型的版本，其中长程莫尔调制已被取代的两个参数的偏置。
2021-08-27 cond-mat.mes-hall
Carrier Density and Magnetism in Graphene Zigzag Nanoribbons
在$π$轨道Hubbard模型平均场近似下研究了锯齿形石墨烯纳米颗粒中载流子密度对磁性的影响。半填充的结构改变了磁性，导致了带内电荷密度变化和相对边缘平行自旋排列的状态。有限的载流子密度导致边缘附近的自旋密度稳步下降，最终导致磁性消失。在低掺杂浓度下，系统表现出多铁性秩序的趋势，其中边缘电荷和自旋同时极化。
2009-06-25 cond-mat.mes-hall
Plasmon-induced efficient hot carrier generation in graphene on gold ultrathin film with periodic array of holes: Ultrafast pump-probe spectroscopy
使用3.1 eV泵浦和相干白光探测（1.1至2.6 eV）的超快泵浦-探测反射率，我们表明，金纳米结构上的石墨烯表现出与有序晶格孔阵列的等离子体共振的强耦合，从而通过等离子体在石墨烯中注入高密度的热载流子。所研究的系统是单层石墨烯上的金薄膜与周期性排列的孔显示异常传输。并对有孔阵列和无孔阵列的金膜进行了比较。通过选择性地探测瞬态载流子动力学的光谱区域对应于等离子体共振，我们显示了有效的等离子体诱导的热载流子产生在石墨烯。我们还表明，由于高的电磁场强度在亚微米孔的边缘，快速的衰减时间（10 - 100 fs）和短的衰减长度（1 nm）的等离子体激元，一个高度受限的密度的热载流子（非常接近孔的边缘）产生的朗道阻尼的等离子体激元内的多孔金膜。观察到由于初始非均匀分布的热载流子远离空穴边缘的扩散对瞬态衰减动力学的贡献。我们的研究结果对于未来新型热载流子器件概念的应用具有重要意义，其中具有可调能量的热载流子可以在无缝连接的不同石墨烯区域中产生。
2019-12-08 cond-mat.mes-hall
Stacking dependence of carrier-interactions in multilayer graphene systems
我们确定了定性的趋势，在多层石墨烯中的载流子相互作用现象的堆叠顺序的依赖。我们的理论是基于一种新的方法，明确表现出的重要作用，在相互作用现象的动量方向依赖的intersite阶段确定的堆叠顺序。利用这种方法，我们计算和比较了几种不同的少层石墨烯系统的自能，密度-密度响应函数，集体模式和基态能量。电子-电子相互作用对重要电子性质的影响可以理解为带内交换、带间交换和相关贡献之间的竞争，它们随堆叠排列而系统地变化。
2016-09-29 cond-mat.mes-hall
Carrier Multiplication in Graphene
石墨烯作为一种零带隙半导体，是研究传统半导体中载流子弛豫通道效率低下的理想模型结构。特别是，它是根本的兴趣，以解决的问题是否Auger型过程显着影响石墨烯中的载流子动力学。这些散射通道桥接价带和导带，从而允许载流子倍增-一种从单个光子的吸收产生多个载流子的过程。这在文献中已经被建议用于提高太阳能电池的效率。在这里，我们表明，密度矩阵形式主义的微观计算的基础上，俄歇过程中发挥了异常强大的作用，光激发的载流子在石墨烯的弛豫动力学。我们预测，一个相当大的载流子倍增发生，这表明石墨烯作为一种新的材料，高效率的太阳能电池和高灵敏度的光电探测器。
2010-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dielectric control of ultrafast carrier dynamics and transport in graphene
Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Debye Institute for Nanomaterials Science, Utrecht University（乌得勒支大学德拜纳米科学研究所）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所（ICN2，西班牙高等科学研究委员会和巴塞罗那独立科学与技术基金会））；School of Physics and Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文学学院）；Department of Applied Physics, TU Eindhoven（埃因霍温理工大学应用物理系）
研究通过调控石墨烯的介电环境，控制超快载流子动力学与输运，提升光电探测器性能。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall
Theory of carrier density in multigated doped graphene sheets with quantum correction
量子电容模型被应用于获得一个精确的解决方案，在一个多门控掺杂石墨烯片在零温度下的空间分辨载流子密度，考虑到从石墨烯本身的有限电子容量所产生的量子校正。精确的解决方案被证明是等价的自洽泊松-狄拉克迭代法示出一个说明性的例子，其中多个栅极与不规则的形状和非均匀的掺杂剂浓度被认为是。因此，该解决方案提供了一种快速且准确的方式来计算空间变化的载流子密度、现场电势能量以及体石墨烯的量子电容，从而允许具有任何数量的栅极和任何类型的本征掺杂的任何种类的选通几何结构。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall
Accessing the transport properties of graphene and its multi-layers at high carrier density
我们使用双电层晶体管对单层、双层和三层石墨烯中的高载流子密度输运进行了比较研究，以将载流子密度连续调节至超过10^{14} cm^{-2}的值。而在单层的电导率饱和，在双层和三层填充的较高的能带观察到导致的非单调行为的电导率，和一个大的增加的量子电容。这些系统的趋势不仅显示了如何通过场效应获得石墨烯的固有高密度输运特性，而且还展示了离子门控石墨烯的鲁棒性，这对未来可能的应用至关重要。
2010-10-22 cond-mat.mes-hall
Collinear scattering of photoexcited carriers in graphene
我们提出了一个明确的可解模型的共线散射光激发载流子在本征石墨烯的单色光照射。我们发现共线散射率与光生载流子能量成正比，并推导出相应弛豫时间的解析表达式。结果与最近的数值预测[Mihnev et al. Nat. Commun. Vol.7，11617（2016）]，并且能够描述在低能量下的光生载流子演化，其中光学声子上的散射被强烈抑制。
2016-11-29 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
Optical absorption and carrier multiplication at graphene edges in a magnetic field
我们研究了横向磁场中石墨烯边缘的光吸收。磁场将粒子和空穴激发的轨迹弯曲到产生定向电流的对映方向。我们发现一个相当强大的放大边缘电流的碰撞电离过程。更具体地说，主要的吸收和随后的载流子倍增的石墨烯折叠和锯齿形边缘进行了分析。我们确定了精确和近似的选择规则，并讨论了初始状态的衰变率的依赖性。
2021-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast carrier dynamics in pristine and FeCl3-intercalated bilayer graphene
利用时间分辨瞬态微分反射（delta R/R）技术研究了单层石墨烯（BLG）和FeCl 3插层石墨烯（FeCl 3-G）的超快载流子动力学.与BLG相比，FeCl 3-G数据显示了相反的Δ R/R符号、较慢的上升时间和单（而不是双）指数弛豫。我们将这些动力学上的差异归因于FeCl 3-G中费米能级的下移，以及Fe的d轨道产生的许多水平能带的形成。我们的工作表明，插层可以显着改变石墨烯的电子结构，及其相关的载流子动力学。
2010-10-11 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
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
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
Electronic transport in normal-conductor/graphene/normal-conductor junctions and conditions for insulating behavior at a finite charge-carrier density
我们研究了正常导体/石墨烯/正常导体（NGN）结的电导在正常和石墨部分的系统中的任意现场电位。我们发现，即使石墨烯部分的载流子密度是有限的，弹道NGN结也可以显示绝缘行为。这种效应起源于不同的k间隔支持石墨烯和正常导体中的传播模式，并且对于中等水平的体、边缘或界面无序持续存在。随后的电导阈值可以用作电子工具，以在绝对k空间中绘制出石墨烯能带结构的细节。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall
High density carriers at a strongly coupled graphene-topological insulator interface
我们报道了一种强耦合双层石墨烯（BLG）- \bise \器件，其结电阻小于1.5 k $Ωμ$ m $^2$ .该器件在界面处表现出独特的行为，在没有另一种材料的情况下，这不能归因于任何一种材料。我们观察到量子振荡的结的磁阻，表明存在良好的解决朗道水平由于空穴载流子的来源不明，具有非常大的费米面。可以想象，这些仅在界面处发现的载流子可能是由于双层石墨烯的显着空穴掺杂而产生的，其中电荷转移约为2 $\times$ 10 $^{13}$ cm $^{-2}$，或者由于扭曲角相关的迷你带传输。
2018-03-22 cond-mat.mes-hall
Charge carrier density noise in graphene: effect of localized/delocalized traps
基于石墨烯的器件在几个电子输运性质中显示出$1/f$低频噪声，例如迁移率和载流子浓度。最近，石墨烯基器件集成到电路量子电动力学系统的实验研究的爆发重新点燃了人们对低频电荷噪声的兴趣。我们研究了石墨烯中的载流子密度噪声的McWorther模型，其中噪声是由衬底中的电子陷阱引起的。我们专注于大的掺杂制度，并介绍了一个简单的建模的局域化/离域陷阱的陷阱态的单/双自旋占用的效果。我们发现，在这两种情况下，石墨烯的载流子光谱服从$1/f^α$幂律行为，其中$α$非常接近于1，并且对于每种情况，我们评估偏差$β=1-α$。噪声的幅度被发现依赖于陷阱的能量分布和温度。陷阱态的单/双自旋占据对噪声幅度的温度依赖性的影响仅为二阶。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
Multilayer graphene shows intrinsic resistance peaks in the carrier density dependence
自从石墨烯出现以来，人们已经进行了各种研究来阐明其基础物理学，或探索其实际应用。栅极可调电阻是石墨烯最重要的特性之一，并且已经在1-3层石墨烯中进行了大量研究，以控制带隙以获得大的开-关比。另一方面，具有多于三层的多层石墨烯的输运性质不太清楚。在这里，我们展示了多层石墨烯的一个新方面。我们发现四层石墨烯在零磁场下电阻随栅压的变化呈现出本征峰结构。在磁场中的量子振荡测量证实，峰起源于石墨烯的特定能带结构，并且出现在导带和价带底部的载流子密度处。本征峰结构通常应在AB堆叠的多层石墨烯中观察到。这些结果对于理解石墨烯的物理性质和制作石墨烯FET器件具有重要意义。
2018-09-27 cond-mat.mes-hall
Intrinsic and extrinsic effects on intraband optical conductivity of hot carriers in photoexcited graphene
基于半经典玻尔兹曼输运方程（BTE），对光激发石墨烯中准平衡态热载流子的带内光学电导进行了数值研究，旨在了解石墨烯-衬底界面处带电杂质引起的本征光学声子和非本征库仑散射的影响.而不是使用完整的BTE解决方案，我们采用迭代解决方案的BTE和全面的模型的时间演变的热载流子温度和热光学声子职业，以减少计算成本。未掺杂的石墨烯由于热激发载流子的增加和带电杂质散射的减少而表现出大的正光电导。具有高浓度带电杂质的未掺杂石墨烯中的光电导的频率依赖性显著偏离在简单Drude模型中观察到的那些，这可以归因于在热载流子冷却过程中的太赫兹（THz）探测期间随时间变化的带电杂质散射。重掺杂的石墨烯表现出类似于Drude模型的小的负光电导性。在这种情况下，带电杂质散射基本上被抑制的载流子屏蔽效应，和温度依赖性的德鲁德重量和光学声子散射支配的负光电导。在轻掺杂的石墨烯中，负和正光电导的出现取决于频率，并且从负光电导到正光电导的交叉从增加带电杂质浓度出现。这表明主要的散射机制从光学声子到带电杂质的变化。我们的方法提供了一个定量的了解非德鲁德行为和时间演变的光电导石墨烯。
2021-01-15 cond-mat.mes-hall
Semiconducting-to-metallic photoconductivity crossover and temperature-dependent Drude weight in graphene
我们利用光泵太赫兹探测光谱研究了石墨烯在不同栅控载流子浓度下的瞬态光电导。我们证明了石墨烯在零载流子密度附近表现出半导体正光电导性，在高载流子密度下，这种半导体正光电导性与金属负光电导性交叉。我们的意见占考虑光诱导的德鲁德重量和载流子散射率的变化之间的相互作用。值得注意的是，我们观察到多个符号的变化，在低载流子密度的时间光电导动力学。这种行为反映了Drude重量的非单调温度依赖性，这是无质量狄拉克费米子的独特性质。
2014-03-14 cond-mat.mes-hall
Exciton scattering model of carrier multiplication in semiconductor nanocrystals
采用激子散射方法系统地研究了半导体纳米晶体中载流子倍增效应。利用投影算子，我们减少了库仑耦合多激子动力学的散射动力学的空间跨越单和双激子状态。我们推导出一个封闭的一组方程确定的散射矩阵元素。这使我们能够解释CM动力学作为一系列的奇数阶带间散射事件。利用时间相关的密度矩阵形式，我们提供了一个严格的描述有限时间泵浦脉冲引起的CM动力学。在这种方法中，单激子和双激子光生过程和随之而来的人口弛豫处理在同一基础上。这种方法提供了一个框架，数值计算和比较与每个过程相关的量子效率。在应用方面，考虑了弱带间库仑耦合的极限。最后，我们证明了三个以前使用的理论模型可以恢复为我们的激子散射模型的限制情况。
2010-07-13 cond-mat.mes-hall
Hot-carrier thermal breakdown and S-type current-voltage characteristics in perforated graphene structures
本文研究由GNR桥连接的叉指GMR阵列构成的PGL，揭示载流子加热与热离子发射正反馈导致的热载流子热击穿及S型I-V特性，指出其在室温开关和辐射探测器中的应用潜力。
2025-03-18 cond-mat.mes-hall
Terahertz radiation from accelerating charge carriers in graphene under ultrafast photoexcitation
我们研究了直流电场作用下石墨烯中超快光激发载流子的加速产生太赫兹辐射。我们的模型是基于计算的瞬态电流密度从依赖于时间的分布函数，这是确定使用玻尔兹曼输运方程内的弛豫时间近似。我们包括与时间相关的产生的载流子的泵浦脉冲通过求解的载流子产生率使用布洛赫方程的旋转波近似（RWA）。线性偏振泵浦脉冲在$k_x-k_y$平面中产生光激发载流子的各向异性分布。玻尔兹曼方程中的碰撞积分包括通过载流子-载流子散射导致载流子的\textit{thermalization}到晶格温度以上的有效温度的项，以及通过非弹性载流子-声子散射导致能量弛豫的\textit{cooling}项。辐射信号与瞬态电流密度的时间导数成比例。尽管石墨烯中的所有载流子的速度的大小是相同的，但是由于光激发载流子在外部电场中的速度的\textit{direction}以及光激发载流子的速度的\textit{cooling}在亚皮秒时间尺度上的变化，仍然存在来自光激发载流子的具有THz范围内的频率分量的发射辐射。
2016-07-08 cond-mat.mes-hall
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
