Spin Relaxation in Single Layer and Bilayer Graphene
我们研究了石墨烯自旋阀中的自旋弛豫，并观察到单层石墨烯（SLG）和双层石墨烯（BLG）的强烈对比行为。在SLG中，自旋寿命（τs）随载流子浓度的变化与动量散射时间（τp）呈线性关系，表明低温下Elliot-Yafet（EY）自旋弛豫占主导地位。在BLG中，τs和τp表现出相反的关系，这表明低温下Dyakonov-Perel自旋弛豫占主导地位。不同的行为是由于BLG的增强的屏蔽和/或降低的表面灵敏度，这大大降低了杂质诱导的EY自旋弛豫。
2011-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-local transport and the hydrodynamic shear viscosity in graphene
受最近实验进展的启发，在制备具有超高迁移率至室温的封装石墨烯片，我们提出了一个理论研究的直流输运掺杂石墨烯在流体动力学制度。通过使用连续性和纳维-斯托克斯方程，我们证明了解析测量的非本地电阻在多终端霍尔杆设备可以用来提取的二维（2D）电子液体在石墨烯的流体动力学剪切粘度.我们还讨论了如何探测的粘度占主导地位的流体动力学传输制度的扫描探针电位法和磁强计。我们的方法可以测量任何二维电子液体的流体动力学传输制度的粘度。
2015-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hydrodynamics in graphene: Linear-response transport
我们开发了一个基于石墨烯的系统，我们来自量子动力学方程的输运性质的流体动力学描述。在相互作用占主导地位的制度，共线散射奇异性的碰撞积分导致快速单向热化，并允许我们描述系统的三个宏观电流携带电荷，能量，准粒子不平衡。在这种“三模式”近似下，我们评估单层石墨烯以及双层石墨烯基结构中的输运系数。由此产生的经典磁阻是强烈敏感的样品的几何形状和领先的松弛过程之间的相互作用。在小的介观样品中，宏观电流是不均匀的，这导致在经典强场中的线性磁阻。将我们的理论应用于双层石墨烯体系，为电荷中性巨磁拖曳现象的唯象描述提供了微观基础，并发现了掺杂石墨烯中的磁拖曳和霍尔拖曳现象.
2014-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Defect-mediated spin relaxation and dephasing in graphene
开发石墨烯用于未来器件的主要动机是其对量子自旋电子学的承诺。超精细和自旋轨道相互作用预计在单层石墨烯中可以忽略不计。另一方面，自旋输运实验表明，石墨烯的自旋弛豫比预期快了几个数量级。我们提出了一种量子干涉测量，解开石墨烯中的磁性和非磁性退相干的来源。磁缺陷被证明是自旋弛豫的主要原因，而自旋轨道相互作用是不可检测的小。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrodynamic approach to two-dimensional electron systems
近几年来，人们对超纯材料中相互作用电子系统的流体动力学效应产生了极大的兴趣。一种这样的材料，石墨烯，不仅是一个很好的平台，实验实现的流体动力学流动的电子，但也允许一个控制的动力学方程的基础上的动力学理论的推导。由此产生的石墨烯中电子输运的流体动力学理论对实验相关量（例如粘度、电导率等）进行了定量预测。在这里，我回顾了该领域的最新理论进展，将石墨烯中载流子的流体动力学理论与相对论流体力学进行了比较和最近的实验，并讨论了流体动力学方法在石墨烯以外的新型材料中的应用。
2022-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Hydrodynamic electrons in Graphene: a viscous boundary-layer description
Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear（等离子体与核聚变研究所）；Instituto Superior Técnico（技术高等学院）
本文通过流体动力学方法研究门控石墨烯中的边界层问题，提出非线性模型解释速度在边缘最大、内部减小的非泊肃叶流动，为理解非拓扑边缘电流提供新视角。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Spin-Orbit-Mediated Spin Relaxation in Graphene
我们研究如何自旋放松内在的石墨烯。自旋-轨道耦合源于能带结构，并被波纹增强。轨道运动受散射中心和波纹诱导的规范场的影响。本文讨论了Elliot-Yafet和Dyakonov-Perel机制以及规范场与自旋轨道耦合的自旋弛豫。在本征石墨烯中，Dyakonov-Perel机制和由于规范场引起的自旋翻转占主导地位，并且自旋翻转弛豫时间与弹性散射时间成反比。自旋弛豫各向异性取决于这些机制之间的复杂竞争。实验结果进行了讨论。
2009-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Hydrodynamics in Graphene : Experimental and Theoretical Status
Indian Institute of Technology Bhilai（印度理工学院比莱分校）
本文综述了石墨烯中电子流体动力学的实验与理论进展，重点讨论了实验观测和理论框架的发展。
2025-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el nucl-th
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
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
Electron spin relaxation in rippled graphene with low mobilities
我们研究了波纹石墨烯中的自旋弛豫，其中曲率诱导了沿着${\bf K}$和${\bf K}^\prime$谷中的石墨烯平面与相反的有效磁场的塞曼式自旋轨道耦合。这类塞曼自旋轨道耦合和谷间电子光学声子散射的联合效应打开了一个自旋弛豫通道，这体现在低迁移率样品中，电子平均自由程小于波纹尺寸。由于这一自旋弛豫通道，随着温度的升高，垂直于有效磁场的自旋弛豫时间先减后增，在室温附近最小为几百皮秒。然而，沿有效磁场的自旋弛豫是由曲率引起的Rashba型自旋轨道耦合，导致温度不敏感的自旋弛豫时间的微秒级。因此，低迁移率波纹石墨烯的面内自旋弛豫是各向异性的。然而，在一个小的垂直磁场的存在下，通常应用在Hanle自旋进动测量，自旋弛豫的各向异性被强烈抑制。
2012-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lévy flights and hydrodynamic superdiffusion on the Dirac cone of Graphene
我们表明，石墨烯在中性点的流体动力学碰撞过程可以用Fokker-Planck方程描述，该方程具有分数阶导数，对应于动量空间中的Lévy飞行。因此，电子-电子碰撞引起频繁的小角度散射过程，这些过程被罕见的大角度事件中断。后者引起集体激发的超扩散动力学。我们认为，这样的超扩散动力学是更普遍的重要性，量子临界系统的平衡动力学。
2019-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Two distinct methods to evaluate graphene relaxation time and mobility in Boltzmann diffusive transport, considering ionized impurity scattering and Thomas-Fermi screening
研究了受电离杂质散射限制的石墨烯中的玻尔兹曼扩散输运，包括弛豫时间和迁移率。弛豫时间的计算有两种不同的方法，一种是通过散射矩阵直接利用玻尔兹曼输运方程，另一种是基于散射截面。对于石墨烯，两种方法产生相同的弛豫时间结果。假设线性的超导费米屏蔽和合理的电子载流子密度，弛豫时间和迁移率可以计算和绘制，这表明石墨烯是一种非常有前途的高迁移率材料，用于超快电子器件应用。
2017-12-30 cond-mat.mes-hall
Contact Induced Spin Relaxation in Graphene Spin Valves with Al2O3 and MgO Tunnel Barriers
我们通过系统地比较自旋吸收，其他接触诱导效应（例如边缘场等），以及具有MgO阻挡层、Al2O3阻挡层和透明接触的石墨烯自旋阀的体自旋弛豫。我们得到的有效自旋寿命拟合Hanle自旋进动数据与两个模型，包括或不包括自旋吸收的影响。结果表明，额外的接触引起的自旋弛豫以外的自旋吸收占主导地位的接触效果。对于隧穿接触，我们发现合理的协议之间的两个模型的中位数差异约20%的MgO和10%的Al2O3。
2015-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of spin-orbit induced spin relaxation in functionalized graphene
我们进行了比较研究的自旋弛豫自旋轨道耦合诱导吸附原子（氢和氟）在石墨烯。应用两种方法，给出一致的结果：一个完整的量子输运模拟的石墨烯纳米粒子，和一个T-矩阵计算使用格林函数的一个单一的吸附原子在石墨烯。对于氢化石墨烯，自旋弛豫的主导自旋轨道项是PIA，由于赝自旋反转不对称性，迄今为止被忽视的相互作用。相反，在氟化石墨烯中，PIA和Rashba耦合破坏性地干扰，降低总自旋弛豫速率。在这种情况下，我们还预测了一个强烈的偏离预期的2：1自旋弛豫各向异性面外和面内自旋取向。我们的研究结果将有助于功能化石墨烯的自旋弛豫和弱局域化实验的基准。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall
Post-transient relaxation in graphene after an intense laser pulse
高强度激光脉冲在石墨烯中诱导了粒子数反转瞬态[T. Li等人，Phys.Rev.Lett. 108，167401（2012）]。使用流体动力学参数和动力学理论相结合，我们确定热，密集，人口反转电子向平衡的后瞬态弛豫。冷却速率和电荷不平衡弛豫速率由包括电子-声子散射的玻尔兹曼方程确定。我们发现，带间散射过程驱动的布居数反转的弛豫比由带内散射过程决定的电子温度的弛豫慢得多。这种见解可能与石墨烯作为光学增益介质的应用有关。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling charge relaxation in graphene quantum dots induced by electron-phonon interaction
研究和比较了两种计算石墨烯量子点电子-声子相互作用电荷弛豫时间的解析模型。最近，石墨烯量子点中的电荷弛豫过程已被实验探测，在这里，我们提供了弛豫时间的理论估计。通过比较一个模型与纯边缘约束与静电约束，我们发现，后者具有更大的弛豫时间。有趣的是，在静电定义的量子点的弛豫时间预计将超过实验观察到的下限~100 ns。
2016-06-21 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation times in disordered graphene
我们考虑两种机制的自旋弛豫无序石墨烯。i）由于波纹引起的曲率自旋轨道耦合的自旋弛豫。ii）由于电子自旋与边缘处的局部磁矩的相互作用而引起的自旋弛豫。我们得到的自旋弛豫时间，τ_SO和τ_J由于这两种机制的解析表达式，并估计其值的石墨烯样品的现实参数。我们得到的自旋弛豫起源于这些机制是非常弱的，自旋相干预期在无序石墨烯长度L ~ 1微米的样品。
2007-07-30 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation related to the edge scattering in graphene
我们讨论了自旋翻转散射的作用，从磁化的边缘在石墨烯纳米带的电子。自旋翻转散射与边缘处的磁矩的强涨落有关。使用玻尔兹曼方程的方法，这是有效的不太窄的纳米带，我们计算的情况下，贝里-蒙德拉贡和锯齿形石墨烯边缘的自旋弛豫时间。我们还考虑了弹道纳米带的情况下，其特征在于很长的动量弛豫时间在散装，当主要来源的动量和自旋弛豫是自旋相关的散射在边缘。我们发现，在锯齿形边缘的情况下，一个异常的自旋扩散是可能的，这是有关非常弱的自旋翻转散射的电子沿nanoriginal边缘滑动。
2014-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boundary Conditions for Electron Flow in Graphene in the Hydrodynamic Regime
石墨烯由于其特殊的性质，其中包括流体动力学机制，引起了许多研究兴趣。然而，目前还不清楚这种流体动力学水流满足哪种边界条件。本文的目的是研究不同的边界条件对无限长的石墨烯带中的电势的影响，其中电子可以被流体动力学处理。水流的边界条件从无滑移到自由边界连续变化。我们分析的情况下，两个不同的方向的源和汇，最近的论文的启发。我们讨论的几何形状是更好地适合于确定的流体动力学制度和实验确定的边界条件。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall
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
Spin Relaxation in Single Layer Graphene with Tunable Mobility
石墨烯是自旋电子学的一种有吸引力的材料，这是由于低自旋轨道和超精细耦合产生的长自旋寿命的理论预测。然而，在实验中，通过Hanle效应测量的单层石墨烯（SLG）的自旋寿命比理论上预期的要短得多。因此，SLG中自旋弛豫的起源是石墨烯自旋电子学的主要问题。尽管有大量的理论和实验工作来解决这个问题，但自旋弛豫的微观起源仍然很不清楚。通过使用有机配体结合的纳米粒子作为电荷库，调整迁移率在2700和12000 cm 2/Vs之间，我们成功地隔离了SLG中带电杂质散射对自旋弛豫的影响。我们的结果表明，虽然带电杂质可以大大影响迁移率，自旋寿命不受带电杂质散射。
2012-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanosecond spin relaxation times in single layer graphene spin valves with hexagonal boron nitride tunnel barriers
我们提出了一个实验研究的自旋输运在单层石墨烯使用六方氮化硼（h-BN）的原子片作为自旋注入的隧道势垒。虽然h-BN有望有利于自旋注入，但以前的实验研究无法在纳秒范围内实现自旋弛豫时间，这表明接触可能存在潜在问题。在这里，我们研究了具有h-BN势垒的石墨烯自旋阀中的自旋弛豫，并观察到超过纳秒的室温自旋寿命，这提供了实验证实，h-BN确实是用于自旋注入石墨烯的良好势垒材料。通过对不同厚度的h-BN进行测量，我们表明，对于在石墨烯中实现高非局域自旋信号和更长的自旋弛豫时间，少层h-BN是比单层更好的选择。
2016-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-hydrodynamics in graphene and thermovortical magnetization
School of Physical Sciences, National Institute of Science Education and Research, An OCC of Homi Bhabha National Institute（物理科学学院，国家科学教育与研究研究所，霍米·巴巴国立大学附属机构）
本文在石墨烯电子流体力学中建立(2+1)维费米子自旋流体力学模型，证明热涡度满足全局平衡方程，并提出可在实验中观测的热涡致磁化新现象。
2026-10-27 cond-mat.mes-hall hep-ph hep-th
Hydrodynamic magnetoresistance in graphene Corbino devices
我们研究了石墨烯器件中的流体动力学电子磁输运。我们表明，在这些系统中出现了独特的磁致电阻机制，而在具有伽利略不变电子液体的系统中不存在这种机制。所产生的磁阻取决于电子液体的固有电导率和粘度，并且在电荷中性附近变得特别明显。我们得到解析表达式的Corbino器件的磁输运系数，并获得估计的电和热的单层和双层系统在电荷中性的磁阻。磁阻在相对较弱的磁场下变强（100%量级），在该磁场下，电子液体的动力学系数实际上不受磁场的影响。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Hydrodynamic electron transport and nonlinear waves in graphene
我们推导了石墨烯中无质量费米子集体运动的流体动力学方程组。所得到的方程表明缺乏伽利略和洛伦兹不变性，并包含各种非线性项，由于准相对论性质的载流子。利用这些方程，我们显示了在电子等离子体中形成孤子的可能性门控石墨烯。准相对论效应为孤子振幅设定了上限，这标志着石墨烯与传统半导体不同。等离子体波的频谱在定常流存在下不再服从多普勒频移关系，揭示了流体力学方程的伽利略不变性和洛伦兹不变性的缺失。本文还讨论了直流电在石墨烯通道中激发等离子体波的可能性。
2013-10-19 cond-mat.mes-hall
Rectification by hydrodynamic flow in an encapsulated graphene Tesla valve
粒子间相互作用占优势的系统可以用流体力学来描述。对于电子来说，在固态中通常难以进入该区域。然而，封装的石墨烯的高纯度与其有利的声子性质相结合使其成为可能，并且已经观察到对石墨烯导电性的流体动力学校正。实例包括电子束池、通过收缩部的增强流动以及Poiffille流动剖面。然而，一直缺乏专门依赖于粘性行为并用作粘度计的电子装置。在这里，我们实现了特斯拉阀的模拟。它表现出非互易输运，可以被看作是一个电子粘性二极管。整流发生在载流子密度和温度与流体动力学制度一致，并消失在弹道和扩散运输制度。在电子暴露于莫尔超晶格的器件中，在整流行为中观察到穿过范霍夫奇点时的Lifshitz跃迁。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron energy and temperature relaxation in graphene on a piezoelectric substrate
我们研究了压电衬底上石墨烯中电子的能量和温度弛豫。在狄拉克费米子的（非）简并气体中，考虑了基底的非本征压电表面声学（PA）声子和石墨烯的本征变形声学（DA）声子的组合势的散射。结果表明，在低能量或低温度下，PA声子占主导地位的弛豫和定性改变其性质。这一预测与使用石墨烯器件的量子精密测量和电子应用相关，并提出了一种用于探测石墨烯中电子-声子耦合的新实验装置。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall
Bias-dependent D'yakonov-Perel' spin relaxation in bilayer graphene
本文用解析和数值方法计算了双层石墨烯中杂质随机散射（D 'yakonov-Perel'机制）引起的自旋进动对电子自旋弛豫时间的影响。由于带结构的三角形翘曲，自旋弛豫时间表现出一个有趣的非单调行为的费米能量和层间偏置电位的函数。我们的研究结果与最近的四探针测量的双层石墨烯的自旋弛豫时间是一致的，并表明电开关自旋器件的可能性。
2012-02-09 cond-mat.mes-hall
Transient absorption and photocurrent microscopy show hot electron supercollisions describe the rate-limiting relaxation step in graphene
使用瞬态吸收（TA）显微镜作为热电子温度计，我们发现无序辅助声-声子超碰撞（SC）最好地描述了在宽范围的晶格温度（$T_l=$ 5-300 K），费米能量（$E_F=\pm0.35$ eV），和光学探测能量（~0.3 - 1.1 eV）的石墨烯的限速弛豫步骤。与同时收集的瞬态光电流，一个独立的热电子温度计的比较，证实了在石墨烯中的速率限制的光学和电学响应是最好的描述SC-热耗散率模型，$H=A(T^3_e- T^3_l)$。我们的数据进一步表明，衬底支撑的石墨烯中的电子冷却速率是悬浮石墨烯片中的两倍，与SC模型对无序的预测一致。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley hydrodynamics in gapped graphene
最近的实验表明，在超纯石墨烯中实现了与电子的流体动力学描述一致的新的非平衡态，该石墨烯具有谷自由度。在这里，我们制定了一个理论的电子流体动力学，包括耗散过程的谷角动量采用微极流体的概念。因此，我们的理论提出了一种新的策略，产生一个谷极化的微旋转。我们发现旋转粘性在电场中诱导出二阶纵向谷电流。
2022-05-04 cond-mat.mes-hall
Electron spin relaxation in graphene: the role of the substrate
发展了SiO $_2$衬底上石墨烯的电子自旋弛豫理论。衬底中的带电杂质和极性光学表面声子诱导了一个有效的随机Bychkov-Rashba-like自旋轨道耦合场，该耦合场通过D 'yakonov-Perel'机制导致自旋弛豫。分析估计和蒙特卡罗模拟表明，相应的自旋弛豫时间在微秒至毫秒之间，仅弱的温度依赖性。还有人认为，石墨烯上吸附原子的存在可能导致自旋寿命短于纳秒。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
Single particle relaxation time versus transport scattering time in a 2D graphene layer
我们从理论上计算和比较单粒子弛豫时间（$τ_s$）定义的量子能级展宽和传输散射时间（$τ_t$）定义的德鲁德电导率在2D石墨烯层中存在屏蔽带电杂质散射和短程缺陷散射。我们发现比率$τ_t/τ_s$随着$k_F z_i$和$κ$的增加而强烈增加，其中$k_F$、$z_i$和$κ$分别是费米波矢量、衬底带电杂质与石墨烯层的分离以及背景晶格介电常数。提供了石墨烯与相应的调制杂质半导体结构的$τ_t/τ_s$结果的关键定量比较，显示了这两种2D载体系统之间的显著差异。
2008-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb interaction in graphene: Relaxation rates and transport
我们在Keldysh图解法中分析了未掺杂石墨烯中的电子-电子非弹性散射。我们表明，有限的温度强烈影响的屏蔽性能的石墨烯，这反过来又影响非弹性散射率相比，零温度的情况下。在清洁区，我们计算了与干涉过程退相有关的量子散射率。我们确定了一个层次的制度所产生的相互作用，由于等离子体增强的散射和有限温度屏蔽的相互作用。我们进一步解决的能量弛豫和运输散射率在石墨烯。我们发现清洁石墨烯的非弹性弛豫速率的非单调能量依赖性，这是由于等离子体激元的共振激发。最后，我们讨论了在狄拉克点的电导率的温度依赖性在相互作用和无序的存在。我们的研究结果补充了动力学方程和流体动力学方法的碰撞限制的导电性清洁石墨烯，并可以推广到强非平衡设置的非弹性过程的物理治疗。
2010-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Competing Ultrafast Energy Relaxation Pathways in Photoexcited Graphene
对于石墨烯的大多数光电应用，彻底理解光激发载流子的能量弛豫过程是必不可少的。石墨烯中的超快能量弛豫通过两种相互竞争的途径发生：载流子-载流子散射（产生升高的载流子温度）和光学声子发射。目前，还不清楚是什么决定了主要的弛豫途径。在这里，我们达到了一个统一的图片的超快能量弛豫的太赫兹光电导，而变化的费米能量，光子能量，并在很宽的范围内的注量。我们发现，足够低的能量密度（$\lesssim$ 4 $μ$ J/cm $^2$）与足够高的费米能（$\gtrsim$ 0.1 eV）一起引起能量弛豫，主要由载流子-载流子散射，这导致有效的载流子加热。在增加注量或降低费米能量时，载流子加热效率降低，这可能是由于能量弛豫越来越多地由声子发射主导。通过载流子-载流子散射的载流子加热解释了在太赫兹频率下观察到的掺杂石墨烯的负光电导性。我们提出了一个简单的模型，再现了广泛的费米能级和激发能的数据，并使我们能够定性地评估两个不同的弛豫途径之间的分支比取决于激发通量和费米能量。
2014-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic theory for electron hydrodynamics in monolayer and bilayer graphene
电子的行为就像一个经典流体的动量分布函数，在空间和时间上变化缓慢时，量子力学载流子-载流子散射占主导地位的所有其他散射过程。最近在单层和双层石墨烯中的实验已经报道了超净设备中这种流体动力学电子行为的签名。在这项理论工作中，从微观处理的电子-电子，电子-声子和电子-杂质的相互作用内的随机相位近似，我们表明，单层和双层石墨烯都主机两个不同的流体动力学制度。我们预测，双层石墨烯的流体动力学窗口比单层石墨烯更强，并且具有与“肺形”相反的特征“V形”。最后，我们崩溃的实验数据到一个普遍的障碍有限的理论，从而证明所观察到的违反Wiedemann-Franz定律在单分子膜中发生在一个政权占主导地位的杂质引起的电子空穴水坑。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Effect of lattice relaxation on electronic spectra of helically twisted trilayer graphene: Large-scale atomistic simulation approach
本研究利用大规模分子动力学模拟和紧束缚模型计算，揭示了晶格弛豫对螺旋扭曲三层石墨烯电子能谱的显著影响，特别是在电荷中性点附近，并预测了可通过扫描探针技术验证的特征光谱特性。
2024-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hydrodynamic Model for Conductivity in Graphene
基于最近开发的电子理想相对论流体在狄拉克点的图片，我们提出了一个分析模型，在石墨烯的导电性，能够描述的线性依赖于载流子密度和存在的最小电导率。该模型将杂质视为淹没的刚性障碍物，形成石墨烯电子流过的无序介质，与经典流体动力学非常相似。为了描述最小电导率，我们考虑了由样品中的杂质引起的附加载流子密度。该模型，它预测的电导率作为样品的杂质分数的函数，支持广泛的模拟不同值的${\cal E}$，无量纲强度的电场，并提供了良好的协议与实验数据。
2013-01-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature and electric field dependence of spin relaxation in graphene on SrTiO$_3$
理论上预测的石墨烯中高达1 $μs$的本征自旋弛豫时间以及极高的迁移率使其成为自旋电子学中有前途的材料。尽管对自旋弛豫进行了广泛的实验研究并对其精确机制进行了理解，但仍然不清楚为什么石墨烯中的自旋寿命比理论预测低三个数量级。这种差异的核心是当地环境的作用，包括底层基质的作用。在这项工作中，我们使用电子丰富的平台SrTiO $_3$，并研究其在支持石墨烯中的自旋输运的适用性。我们发现自旋弛豫时间和长度分别为1.2 $\pm$ 0.1 ns和5.6 $\pm$ 0.5 $μm$在290 K的SrTiO $_3$上的石墨烯使用非局域测量方案。我们分析了石墨烯中自旋输运参数的温度变化，并将石墨烯中自旋输运参数的温度依赖性归因于SrTiO $_3$中的自旋轨道耦合或结构相变。此外，从自旋输运参数的门依赖性，自旋弛豫时间和动量弛豫时间之间的关系被提取; Elliot-Yaffet和D 'Yakonov-Perel'自旋弛豫速率被发现是相似的顺序。
2018-11-29 cond-mat.mes-hall
Spin Dynamics and Relaxation in Graphene Dictated by Electron-hole Puddles
了解清洁石墨烯中的自旋动力学和弛豫机制以及自旋器件可以操作的上时间和长度尺度是实现石墨烯自旋电子技术的先决条件。在这里，我们从理论上揭示了不同衬底上的清洁石墨烯的基本自旋弛豫机制的性质，自旋轨道Rashba场低至几十微米eV。自旋寿命范围从50皮秒到几纳秒被发现是由衬底诱导的电子-空穴特性。描述了从SiO2衬底的Dyakonov-Perel型到hBN衬底的加宽诱导的失相的自旋弛豫机制中的交叉。自旋寿命的能量依赖性，它们的比例为自旋指向面外和面内，和与无序的缩放提供了一个全球性的图片自旋动力学和弛豫在超净石墨烯中存在的电子空穴水坑。
2015-09-26 cond-mat.mes-hall
Slowing hot carrier relaxation in graphene using a magnetic field
利用简并泵浦-探测技术研究了多层石墨烯中的非平衡载流子动力学。观察到两个明显不同的动力学的载流子弛豫。在相空间填充的初始效应之后载流子的快速弛豫（$\sim 50$ fs），随后由于热化而较慢弛豫（$\sim 4$ ps）。当在低温下施加磁场时，这两种弛豫过程的效率较低，这归因于石墨烯中狄拉克费米子的非等距朗道能级间距导致的电子-电子俄歇散射的抑制。
2009-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Hydrodynamical study of Terahertz emission in magnetized graphene field-effect transistors
近年来，石墨烯中电荷输运的几种流体动力学描述已经被提出。我们讨论了一个一般的流体动力学模型，在慢漂移制度的磁化场效应晶体管中的二维电子气的动力学。Dyakonov-Shur不稳定性的研究包括弱磁场（即远离朗道能级）的影响。我们表明，色散关系的差距，防止不稳定性达到较低的频率，从而施加限制的电子流的马赫数。此外，我们讨论了外部磁场的存在降低了不稳定性的增长率，以及饱和振幅。我们的模拟和高阶动态模式分解的数值结果支持这样的推理。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph
Collisionless Hydrodynamics of Doped Graphene in a Magnetic Field
用无碰撞流体力学方法研究了石墨烯中二维无质量费米子气体的电动力学性质。一个低能量的色散关系的集体模式（等离子体激元）的情况下，并在存在一个垂直的磁场。石墨烯的结果进行比较，为一个标准的二维气体的大量电子。我们进一步比较了经典流体力学方法的结果在随机相位近似的全量子力学计算。低能量色散关系示出在小波矢量是一个很好的近似。这种方法在高阶的局限性进行了讨论。
2013-05-07 cond-mat.mes-hall
Electron spin relaxation in graphene from a microscopic approach: Role of electron-electron interaction
采用全微观动力学自旋Bloch方程方法研究了衬底上石墨烯中的电子自旋弛豫。所有相关的散射，如电子-杂质，电子-声学-声子，电子-光学-声子，电子-远界面-声子，以及电子-电子库仑散射，明确地包括在内。我们的研究集中在清洁的本征石墨烯，其中吸附原子的自旋轨道耦合可以忽略不计。讨论了电子-电子库仑相互作用在不同条件下对自旋弛豫的影响。结果表明，电子-电子库仑散射在高温自旋弛豫过程中起着重要作用。我们还发现，即使在室温下，高自旋极化的自旋弛豫时间的显着增加，这是由于库仑Hartree-Fock贡献诱导的有效纵向磁场。研究还发现，由于热电子效应，自旋弛豫时间随面内电场的增加而增加，这与半导体中的非单调行为不同。此外，我们表明，在石墨烯中的电子-电子库仑散射是不够强，以建立在文献中的稳态热电子分布，并提出了一个替代的近似基于我们的计算。
2010-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pseudospin-driven spin relaxation mechanism in graphene
由于石墨烯的小的内在自旋轨道耦合（SOC）和不存在超精细相互作用，在石墨烯中长距离传输自旋信息的可能性导致了对自旋电子学应用的深入研究。然而，测量的自旋弛豫时间的数量级小于最初的预测，而自旋退相及其电荷密度和无序依赖性的主要物理过程仍然无法令人信服地描述传统的机制。在这里，我们解开的自旋弛豫机制，从自旋和赝自旋之间的纠缠随机SOC驱动的石墨烯样品，这使得它独特的。自旋和赝自旋相关的Berry相之间的混合导致快速自旋退相，即使在接近弹道极限时，随着远离狄拉克点的弛豫时间增加，如实验所观察到的。SOC可以由吸附原子、波纹甚至衬底引起，提出了基于赝自旋自由度的新型自旋操纵策略。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarized photoluminescence clocks ultrafast pseudospin relaxation in graphene
二维材料中的电子态可以表现出赝自旋自由度，这允许独特的载流子场相互作用场景。在这里，我们研究超快亚晶格赝自旋弛豫石墨烯的偏振分辨光致发光光谱。与微观玻尔兹曼模拟的比较允许确定$12\pm 2\,\text{fs}$的光学对准的赝自旋分布的寿命。这种实验方法扩展了石墨烯赝自旋电子学的工具箱，为研究有源器件或外场下的赝自旋动力学提供了新的手段。
2017-02-03 cond-mat.mes-hall
Anisotropic spin relaxation in graphene
在非局域几何条件下，研究了石墨烯自旋阀器件中石墨烯的自旋弛豫。具有面内磁化的铁磁电极注入平行于石墨烯层的自旋。它们在垂直于石墨烯层施加的磁场$B$下经受Hanle自旋旋进。高于1.5T的场迫使铁磁触点的磁化方向与场对准，从而允许垂直于石墨烯平面的自旋注入。在B = 0和B = 2T下的自旋信号的比较显示，与平行于石墨烯层的自旋相比，垂直于石墨烯层的自旋的自旋弛豫时间减少20%。我们分析的结果在不同的强度的自旋轨道有效场在面内和面外的方向。
2008-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Lattice relaxation, mirror symmetry and magnetic field effects on ultraflat bands in twisted trilayer graphene
由于电荷中性点附近存在超平带，扭曲石墨烯多层膜表现出强相关的绝缘态和超导电性。采用全紧束缚模型研究了不同堆叠方式的扭曲三层石墨烯（tTLG）中超平带对晶格弛豫和磁场的响应。我们表明，晶格弛豫是不可缺少的理解的电子性质的tTLG，特别是，在镜像对称的存在下的tTLG。晶格弛豫使费米能级附近的准粒子谱重整化，并改变高能平带的局域化。此外，与扭曲双层石墨烯不同，Hofstadter蝴蝶谱可以在实验室可获得的磁场强度下实现。我们的工作验证了tTLG作为一个更可调的平台比扭曲的双层石墨烯在强相关现象。
2021-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Long spin relaxation times in wafer scale epitaxial graphene on SiC(0001)
我们开发了一种简单的，可升级的过程，在SiC（0001）上外延生长的单层石墨烯上制备横向自旋阀器件，并进行非局域自旋输运测量。我们在单层石墨烯中观察到最长的自旋弛豫时间τ_S，而自旋扩散系数D_S与剥离石墨烯的典型结果相比大大降低。τ_S值的增加可能与底物的改变有关，而D_S值较小的原因尚不清楚。
2012-02-14 cond-mat.mes-hall
Electron spin relaxation in bilayer graphene
由于D 'yakonov-Perel'机制的电子自旋弛豫在双层石墨烯中进行了研究，只有最低的导带是相关的。根据Konschuh { \it et al.}的最新报告，利用对称群分析方法构造了自旋轨道耦合，并将参数拟合到数值计算中。[Phys. Rev. B { \bf 85}，115423（2012）]从第一原理。与单层石墨烯相比，双层石墨烯中自旋轨道耦合的面外分量的前导项显示出在两个谷中具有相反的有效磁场的类塞曼项。这类塞曼项打开一个自旋弛豫通道中存在的谷间散射。结果表明，在高温下，谷间电子-声子散射强烈地抑制了面内自旋弛豫时间，而谷间短程散射在面内自旋弛豫中起着重要作用，尤其是在低温下.一个显着的非单调依赖的面内自旋弛豫时间对温度的最小值为几百皮秒的短程散射体的情况下预测。这个最小值与实验数据相当。此外，在低温下，这是非常不同的半导体中的一个面内自旋弛豫时间的电子密度依赖性的峰值，被预测。我们还发现，在低温下，随着初始自旋极化的增加，面内自旋弛豫时间迅速减小，这与半导体和单层石墨烯的情况相反。...... (The由于篇幅所限，其余部分被删减）
2013-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Nonlocal Relaxation Dynamics in a Twisted Graphene Moire Superlattice
本研究利用纳米光学与隧道谱学发现TDTG莫尔畴间的光学电子衬度和堆叠能量失衡，并将其归因于整层石墨烯自发位移导致的非局域晶格弛豫。
2023-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observability of cyclotron resonance in the hydrodynamic regime of bilayer graphene
本文基于 Boltzmann 方程导出的流体动力学方程，预测双层石墨烯回旋共振频率及信号强度，并指出其虽可实验观测，但相关修正机制会显著展宽共振峰。
2024-02-03 cond-mat.mes-hall
Effect of structural relaxation on the electronic structure of graphene on hexagonal boron nitride
我们进行了计算的电子，光学和运输性能的石墨烯hBN与现实的莫尔图案。后者是由结构松弛使用一个完全原子模型。这种弛豫对电子性质至关重要。我们描述实验观察到的功能，如额外的狄拉克点和“霍夫斯塔德蝴蝶”结构的能级在磁场。我们发现电子结构对局域能隙的多体重整化很敏感。
2015-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
