Charge quenching at defect states in transition metal dichalcogenide-graphene van der Waals heterobilayers
我们研究了WS $_2$ -石墨烯和MoS $_2$ -石墨烯异质双层膜中以单原子硫族元素空位为代表的点状缺陷的动力学性质。采用基于从头算、模型哈密顿量和密度矩阵技术相结合的多学科方法，我们提出了一个最小相互作用模型，该模型允许计算与空位的布居和减少有关的电子跃迁时间。半经典动力学的主方程方法，并讨论杂质准简并态的内部动力学中的虚电荷涨落的潜在作用。详细研究了晶格对称性和自旋自由度之间的相互作用及其对电荷猝灭的影响。
2022-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-defined graphene double quantum dot and excited state spectroscopy
双量子点使用三个顶栅形成在石墨烯纳米晶体管器件中。这些门独立地改变每个点上的电子数量并调整点间耦合。通过激发态的输运被观察到在弱耦合双点制度。我们从测量中提取双点系统的所有相关电容，以及量化的电平间距。
2009-12-11 cond-mat.mes-hall
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
Observation of excited states in a graphene quantum dot
我们证明了单层石墨烯量子点中的激发态可以通过直接输运实验检测到。库仑金刚石测量显示了通过激发态的连续隧穿的明显特征。此外，在金刚石区域的非弹性共隧穿的发病可以被检测到。对于低磁场，单粒子能级的位置在穿过点区域的通量量子的尺度上波动。对于较高的磁场，过渡到朗道能级的形成观察。基于石墨烯的线性能量-动量关系的估计给出了我们设备的10阶载流子数。
2009-03-11 cond-mat.mes-hall
Observation of excited states in a graphene double quantum dot
我们研究了石墨烯双量子点在不同耦合机制下的性质。尽管点之间的强电容耦合，隧道耦合低于实验分辨率。我们观察到的有限偏置三角形内的其他结构，其中一部分可以归因于电子激发点状态，而其他可能是由于调制的传输的隧道势垒连接系统的源极和漏极引线。
2010-01-26 cond-mat.mes-hall
Helicity-dependent photocurrents in graphene layers excited by mid-infrared radiation of a CO$_2$-laser
本文报道了用CO $_2$激光器的中红外线激发石墨烯中螺旋度驱动的光电流的研究。用圆偏振辐射照射无偏的单层石墨烯片-在斜入射下-产生垂直于入射平面的电流，其符号通过切换辐射螺旋度而反转。我们表明，电流是由圆形$ac$霍尔效应和圆形光电流效应的相互作用。研究SiC衬底上生长的石墨烯层中的电流的频率依赖性，我们观察到电流在与SiC中的纵向光学声子相匹配的频率处呈现共振。
2011-05-31 cond-mat.mes-hall
Electronic Excited States in Bilayer Graphene Double Quantum Dots
我们报道了双层石墨烯双量子点器件的隧道光谱实验，该器件可以通过全石墨烯横向栅极进行调谐。两个量子点的直径约为50 nm，作为隧道势垒的收缩宽度为30 nm。双量子点的特征在于20 meV量级的附加能量。电荷稳定性图使我们能够研究可调的点间耦合能量以及在一个大的能量范围内的一些单独的三相点上的电子激发态的光谱。在较宽的能量范围内获得的1.75 meV的恒定能级间距与双层石墨烯量子点中预期的单粒子能量间距非常一致。最后，我们研究了电子激发态在平行磁场中的演化。
2013-03-18 cond-mat.mes-hall
Microscopic view on the ultrafast photoluminescence from photo-excited graphene
我们提出了一个联合的理论和实验研究的超快光致发光的光激发石墨烯。基于微观理论，我们揭示了两种不同的机制背后发生的光致发光：除了众所周知的非相干贡献驱动的非平衡载流子占领，我们发现了一个相干的部分，光谱移动的激发能。在我们的实验中，我们第一次证明了预测的外观和相干光致发光的光谱位移。
2014-11-03 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
Strongly bound excitons dominate electronic relaxation in resonantly excited twisted bilayer graphene
当两片石墨烯堆叠成扭曲双层石墨烯（tBLG）构型时，所产生的面间2 p轨道之间的受限重叠产生角度可调的电子吸收共振。使用多光子瞬态吸收（TA）显微镜和TEM的一种新的组合，我们解决了共振电子结构，并确保电子弛豫内单tBLG域。引人注目的是，我们发现，在共振激发tBLG域的瞬态电子人口增强了许多倍，形成一个主要的电子弛豫瓶颈。2-光子TA显微镜显示，这种瓶颈效应源于位于1-光子吸收共振以下0.37eV的强束缚暗激子态。这种强束缚激子与自由电子连续态的稳定共存以前从未在金属二维材料中观察到。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall
Quenching the band gap of 2D semiconductors with a perpendicular electric field
原子级薄半导体的电子能带结构可以通过施加垂直电场来调节。在发现石墨烯后不久，通过打开石墨烯双层中的有限带隙（自然是零隙半导体），实验证明了这一原理。然而，到目前为止，同样的原理还不能用于控制更广泛的材料类别，因为所需的电场在当前设备中是无法达到的。为了克服这个限制，我们已经实现了双离子门控晶体管，使非常大的电场的应用。使用这些设备，我们表明，几层半导体过渡金属dichalcogenides的带隙可以连续抑制从1.5 eV到零。我们的结果说明了一个前所未有的水平控制的能带结构的二维半导体，这是重要的未来的研究和应用。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall
The effect of periodic spatial perturbations on the emission rates of quantum dots near graphene platforms
本研究结合石墨烯附近荧光猝灭与谐振器耦合提升发射速率的效应，利用石墨烯下氧化物衬底的纳米孔阵列构建谐振器，通过方位旋转样品实现超50%的发射速率调控，可用于控制发色团间的共振能量转移。
2020-05-25 cond-mat.mes-hall
Relaxation of optically excited carriers in graphene: Anomalous diffusion and Lévy flights
我们提出了一个理论分析的弛豫级联的光激发电子在石墨烯中存在RPA屏蔽的电子-电子相互作用。我们计算了高能量电子的弛豫速率和构成级联的无规行走的跳跃尺寸分布，该级联具有厚尾。我们发现，整个级联的统计描述的Lévy飞行常数漂移，而不是标准的漂移扩散的能量空间。Lévy飞行体现了级联时间中涨落的非平凡标度关系，这与Lévy过程的首次通过时间问题有关。此外，我们确定的瞬态差分传输的石墨烯的激光脉冲激发后，考虑到分数动力学的弛豫动力学。
2014-01-31 cond-mat.mes-hall
Excited states in bilayer graphene quantum dots
我们报告了在平行和垂直的外加磁场中通过静电定义的双层石墨烯中的少孔量子点的基态和激发态输运。通过分析包含自旋和谷自由度的两粒子模型的有限偏置谱数据，发现了一个非常清晰的两粒子谱的能级方案。我们确定了双空穴基态是自旋三重态和谷单重态。这种自旋排列可以被看作是谷简并系统的洪德规则，这与碳纳米管中的量子点和GaAs基量子点有着根本的不同。自旋单重态激发态被发现是谷-三重态通过倾斜的磁场相对于样品平面。我们量化的交换能量为0.35毫电子伏，并测量谷和自旋g因子分别为36和2。
2019-04-15 cond-mat.mes-hall
Spin-valley locked excited states spectroscopy in a one-particle bilayer graphene quantum dot
针对单载流子双层石墨烯量子点在小垂直磁场中激发态光谱未解析的问题，本文用4μeV分辨率的时间分辨电荷检测技术测量其磁场依赖性，验证预测光谱并确立谷间混合上限，为谷量子比特弛豫时间测量奠定基础。
2025-02-11 cond-mat.mes-hall
Surface plasmon-polaritons in deformed graphene excited by attenuated total internal reflection
本文采用衰减全反射方法研究了形变石墨烯中表面等离子体激元的激发。我们考虑了石墨烯中SPPs激发的Otto几何。SPPs激发的效率强烈地依赖于SPPs的传播方向。SPP的最有效激发的频率和入射角强烈地依赖于入射光的偏振。我们的研究结果可能会打开新的可能性，在纳米尺度上的光的应变诱导成型流。
2019-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interlayer Fermi polarons of excited exciton states in quantizing magnetic fields
本文利用磁光反射衬度研究 WSe$_2$/石墨烯异质结构中 2s 激子的层间费米极化子，实现量子霍尔态光学探测并观测到吸引与排斥两个极化子分支。
2024-06-15 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium dynamics of photo-excited electrons in graphene: collinear scattering, Auger processes, and the impact of screening
我们提出了一个相结合的分析和数值研究的早期阶段（次100 fs）的光激发电子在石墨烯的非平衡动力学。我们采用半经典玻尔兹曼方程与碰撞积分，包括电子-电子（e-e）和电子-光学声子相互作用的贡献。利用圆对称性和采用无质量狄拉克费米子（Dirac Fermion）哈密顿量，我们能够对e-e对碰撞积分的贡献进行本质上的解析研究。这使我们能够特别关注微妙的共线散射过程-散射粒子的入射和出射动量位于同一条线上的过程-包括载流子倍增（CM）和俄歇复合（AR）。这些过程具有为零的相空间的二维无源裸带。然而，我们认为，电子寿命的影响，在实验中看到的角度分辨光电子能谱的基础上，提供了一个自然的途径来规范这种病理，产生有限的贡献，由于CM和AR的库仑碰撞积分。最后，我们详细讨论了费米黄金法则以外的物理学的作用，包括筛选在库仑相互作用的矩阵元素的水平上的随机相位近似（RPA），特别是集中在各种近似的后果，包括静态RPA筛选，最大限度地提高CM和AR过程的影响，和动态RPA筛选，完全抑制它们。
2013-05-25 cond-mat.mes-hall
Graphene Transfer with Reduced Residue
我们提出了一种新的石墨烯转移程序，使用乙酸，去除残留物，这是常见的标准丙酮处理。转移后的样品用乙酸和丙酮清洗，其特征在于使用拉曼光谱和原子力显微镜进行比较。我们通过使用荧光猝灭来创建表面污染物的光学图来进一步说明我们的转移过程的质量。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evolution of photo-excited carrier distribution from anisotropic to isotropic and isotropic photon absorption in graphene
飞秒时间分辨光谱使用400 nm泵浦和800 nm探测CVD生长的多层石墨烯提供了强有力的证据，为初始弛豫后的光激发载流子的各向同性分布。这种各向同性分布的指示是来自泵浦-探测测量的差分反射率（\DeltaR /R）和透射率（\DeltaT /T）的泵浦偏振独立性。与[arXiv. 1301.1743v3（2013）]，时间分辨光谱的这些泵浦偏振依赖性证实了光激发载流子分布随着载流子弛豫从各向异性到各向同性的演变。并且，石墨烯的吸光度对于面内和面外光场是相同的。无论载流子在动量空间中的分布如何，载流子填充效应对面内光场和离面光场的影响是一致的。石墨烯/石墨中ps动力学信号的符号反转不应与载流子直接相关。
2013-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Possible excited spin density wave states in zigzag graphene nanoribbons
利用自洽平均场方法和第一性原理计算，研究了锯齿形石墨烯纳米晶在大超原胞中可能存在的自旋有序态。除了已知的反铁磁（AF）和铁磁（FM）边缘态外，我们还发现了一些能量接近AF边缘态（基态）的自旋密度波（ESDW）激发态。因此，我们认为，这些ESDW态可能共存的实验中，当温度不太低。我们的数值结果表明，允许的ESDW是相称的，并绘制了它们的色散曲线。这一有趣的特征是由于石墨烯锯齿带中费米面附近存在一个平坦的边缘带。最后我们利用非平衡格林函数理论结合哈伯德模型计算了石墨烯纳米带中部和末端的自旋极化态。
2016-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Enhanced Many-Electron Effects on Excited States of Gated Bilayer Graphene
采用第一性原理BSE（GW-Bethe-Salpeter Equation）模拟方法，首次精确计算了栅控双层石墨烯（GBLG）的准粒子（QP）带隙、光吸收谱及其与栅场的关系.多电子效应被证明是非常重要的理解这些激发态的属性;增强的电子-电子相互作用显着扩大QP带隙;红外光学吸收光谱由明亮的束缚激子。我们的结果很好地解释了最近的实验，并满意地解决了实验测量的传输和光学带隙之间的不一致的难题。此外，我们的计算揭示了精细的激子结构，并预测了尚未观察到的奇异激子效应，这可能是基于GBLG的光电子应用的兴趣。
2012-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite bias spectroscopy of a three-terminal graphene quantum dot in the multi-level regime
利用有限偏置光谱法对三端石墨烯量子点进行了测量。在库仑钻石外观察到许多增强的微分电导线。在单能级输运区，这些谱线通常与通过激发态的输运有关。这里，系统处于多级传输状态。我们认为，线是最有可能的结果强耦合到只有少数的激发态在偏置窗口。我们还讨论了在铅的状态密度的波动是完全或部分负责线的外观的选项。这样一个详细的分析需要三个线索的存在。
2014-05-06 cond-mat.mes-hall
Energy transfer in strained graphene assisted by discrete breathers excited by external ac driving
在本分子动力学研究中，外部交流驱动在声子谱之外的频率下用于激发均匀应变的石墨烯纳米颗粒中的间隙DB。将谐波位移或谐波力施加到石墨烯的锯齿形原子链。在前一种情况下，非传播的DBs被激发的原子旁边的驱动原子，而在后一种情况下，激发的DBs沿纳米取向传播。详细研究了DBs辅助下沿纳米尺度的能量传递，讨论了简谐位移驱动和简谐力驱动的区别。得出的结论是，在声子谱频率外的外部驱动的幅度不一定是大的，以获得显着的能量转移到系统。总的来说，我们的研究结果表明，即使在相对较小的驱动幅度的外部谐波驱动可以用来控制DBs的激励，从而能量转移到系统。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
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
Single-shot readout in graphene quantum dots
在双层石墨烯中静电定义的量子点为自旋量子比特提供了一个有前途的平台，由于低自旋-轨道耦合和低核自旋密度，自旋量子比特可能具有较长的相干时间。我们展示了两种不同的实验方法来测量激发态的衰变时间。第一种是基于通过量子设备的直流测量。应用脉冲序列来控制基态和激发态的占据。我们观察到的激发态衰减的下限为数百微秒的顺序。第二种方法采用电容耦合电荷传感器，研究的时间动态的激发态使用Elzerman技术。我们发现激发态的弛豫时间为毫秒量级。我们执行单次读取我们的两个级别的系统与$87.1\%$的可见性，这是一个重要的一步，开发一个量子信息处理器在石墨烯。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
New Aspects of Photocurrent Generation at Graphene pn Junctions Revealed by Ultrafast Optical Measurements
石墨烯独特的电学和光学性质使其成为光电应用的一个有前途的候选者。一个重要但尚未探索的方面是光激发的热载流子在石墨烯界面处的电荷和能量传输中的作用。在这里，我们进行时间分辨（~250 fs）扫描光电流显微镜上的可调石墨烯PN结。超快泵浦-探测测量产生的光电流响应时间从室温下的~ 1.5ps增加到20 K下的~ 4ps。结合光电流幅度对环境温度的可忽略的依赖性，这意味着热载流子而不是声子在高频下主导能量传输。依赖于门的泵浦探测测量表明，热电和内置电场效应有助于激光脉冲激发的光电流。每个贡献的相对权重取决于结配置。单个激光束激发也显示作为载流子密度的函数的多个极性反转，这是碰撞电离的特征。我们的研究结果增强了对石墨烯中非平衡电子动力学、电子-电子相互作用和电子-声子相互作用的理解。他们还确定了潜在的基于石墨烯的光子检测，传感和通信的超快设备操作速度（~500 GHz）的基本限制。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall
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
Direct view on the ultrafast carrier dynamics in graphene
石墨烯中受激载流子的超快动力学与狄拉克光谱密切相关，并在许多电子和光电应用中起着核心作用。例如，从激发的电子-空穴对中收集能量，只有在这些对在振动失去能量之前被分离，仅仅加热晶格时才有可能。虽然石墨烯中的热载流子动力学到目前为止只能间接地访问，我们在这里提出了一个直接的时间分辨的角度分辨光电发射（ARPES）的狄拉克锥。这使我们能够显示准瞬时热化的电子气的温度超过2000 K;确定时间分辨的载流子密度;解开随后的衰减到激发的光学声子和声学声子（直接和通过超碰撞）;并显示如何存在的热载流子分布影响寿命的状态远低于费米能量。
2013-04-09 cond-mat.mes-hall
Multiple Hot-Carrier Collection in Photo-Excited Graphene Moire Superlattices
在传统的光收集装置中，单个光子的吸收仅激发一个电子，这设定了功率转换效率的标准极限，例如肖克利-奎塞尔极限。原则上，每个吸收的光子产生和利用多个载流子可以提高效率并可能克服这个限制。在这里，我们报告了石墨烯-氮化硼莫尔超晶格结构中的多个热载流子收集的观察。利用石墨烯光能斯特效应实现了0.3安培/瓦的创纪录高零偏压光响应率，相当于超过50%的外量子效率，这表明每个吸收光子至少收集5个载流子。我们揭示了这种效应是由于低能Van Hove奇点处Lifshtiz跃迁增强了能斯特系数引起的，这是由于莫尔能带的形成而产生的一种新现象。我们的观察指出了一种基于范德华异质结构的极其有效和灵活的光电子学的新方法。
2016-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of anisotropic band curvature on carrier multiplication in graphene
我们研究了零温度下本征石墨烯导带中受激电子由于带间电子空穴对的产生而产生的弛豫。电子带曲率，是各向异性的，因为三角翘曲，示出抑制松弛的初始电子动量的方向范围。对于其他方向，松弛是允许的，只有当曲率超过一个有限的临界值，否则，一个非衰变准粒子状态被发现存在。
2013-04-29 cond-mat.mes-hall
Excited States and Optical Properties of Hydrogen-Passivated Rectangular Graphenes: A Computational Study
在本文中，我们进行了大规模的电子相关计算的矩形石墨烯类多环芳烃分子的光电性能。在这项工作中采用的理论方法是基于Pariser-Parr-Pople（PPP）的$π$ -电子模型哈密顿量，其中包括远程电子-电子相互作用。采用多参比单双组态相互作用（MRSDCI）方法引入电子相关效应，在电偶极近似下计算了这些分子的基态和激发态波函数.就基态波函数而言，我们发现随着分子尺寸的增大，它们呈现出较强的双自由基开壳层特征。光学吸收谱的计算结果与已有的实验结果符合得很好，说明了电子相关效应在精确描述激发态中的重要性.除了光学能隙，每个分子的自旋能隙也使用相同的方法计算。计算得到的自旋能隙随着分子尺寸的增大呈现出减小的趋势，这表明无限大的石墨烯具有消失的自旋能隙。
2019-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Excitation of localized graphene plasmons by a metallic slit
在本文中，我们表明，石墨烯表面等离子体激元可以激发时，电磁波包撞击在一个单一的金属狭缝覆盖的石墨烯。在吸收光谱中的特征峰揭示了在狭缝上局部化的等离子体激元的激发。它示出的峰的位置可以调谐由石墨烯掺杂水平或由填充狭缝的材料的介电函数。当狭缝填充有分析物时，整个系统形成等离子体传感器的基础。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall
Van Hove Singularities and Excited-State Quantum Phase Transitions in Graphene-like Microwave Billiards
我们讨论的六方晶格振动的代数模型的解决方案，指出有趣的本地化特性的本征态在范霍夫奇点（vHs），其能量对应于激发态量子相变（ESQPT）。我们发现，这些国家形成条纹取向平行于锯齿形方向的晶格，类似于众所周知的边缘状态发现在狄拉克点，但vHS条纹出现在散装。我们解释的状态作为细胞倾斜振动线，并检查其稳定性在大晶格尺寸的限制。该模型可以通过超导二维微波谐振器实验实现，该谐振器包含金属圆柱体的三角形晶格，其模拟有限尺寸的石墨烯薄片。因此，我们可以假设这里讨论的效应可以通过实验观察到。
2019-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other nucl-th
Terahertz ratchet effects in graphene with a lateral superlattice
对太赫兹交变电场激发下石墨烯侧向超晶格的棘轮效应进行了实验和理论研究。沉积在单层石墨烯顶部上的横向超晶格通过具有不同宽度和间距的周期性重复的金属条或通过叉指状梳状双光栅栅（DGG）结构形成。我们表明，棘轮光电流太赫兹辐射激发和敏感的辐射偏振态可以有效地控制通过狄拉克点驱动系统的背栅，以及通过施加不相等的电压的DGG子光栅的横向不对称性变化。棘轮光电流包括塞贝克热棘轮效应以及对驱动电磁力的相应极化敏感的“线性”和“圆形”棘轮效应。考虑到计算的潜在的配置文件和近场作用于石墨烯中的载流子的电子和等离子体棘轮的实验数据进行了分析。我们表明，光电流的产生是基于一个空间周期性的面内电位和空间调制的光，由于近场效应的光衍射的组合作用。
2015-10-27 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Momentum Imaging of Pseudospin-Flip Excitations in Graphene
石墨烯中狄拉克电子的赝自旋表现为光激发电子-空穴对特有的动量各向异性。这些带间激发实际上是禁止沿光的偏振方向，并最大垂直于它。在这里，我们使用时间和角度分辨的光电子能谱调查由此产生的非常规的热载流子动力学，采样载流子分布作为能量和面内动量的函数。我们首先表明，快速建立的准热电子分布最初表现出方位角依赖的温度，通过共线电子-电子散射与弛豫一致。方位热化被发现只发生在较长的时间延迟，在一个速率，取决于基板和静态掺杂水平。此外，我们观察到显着的差异，在n-掺杂样品中的电子和空穴动力学。通过模拟库仑和声子介导的载流子动力学，我们能够解开激发注量，筛选和掺杂的影响，并开发光激发石墨烯中载流子动力学的微观图像。我们的研究结果澄清了新的方面的热载流子动力学是独特的狄拉克材料，与相关的光控实验和光电子器件的应用。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall
Pulse shaping in the terahertz frequency range for the control of photo-excited carriers in graphene
可以优化几个周期的太赫兹（THz）激光脉冲的形状以提供对石墨烯中的导带群的控制。为了以理论的方式证明这种控制，使用$B$样条的驱动脉冲的光谱参数化，以便获得带宽为$\sim$ 30 THz的实验现实脉冲。通过差分进化，使用$B$样条展开系数作为决策变量的频谱形状的优化。数值结果表明，在石墨烯中的载流子密度的改变的可能性的一个因素为4，对于一个固定的脉冲能量。此外，我们表明，有可能选择性地抑制或增强多光子吸收功能，通过优化在倒易空间的窄窗口。还讨论了脉冲成形在石墨烯中的散射机制的控制中的应用。
2018-11-03 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Momentum-space Observation of Optically Excited Non-Thermal Electrons in Graphene with Persistent Pseudospin Polarization
本文利用时间分辨动量显微技术观测石墨烯中光激发非热电子的动量分布与赝自旋极化，并通过调节激发通量揭示电子-电子散射对极化弛豫的影响，为二维材料研究和石墨烯器件设计提供依据。
2024-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Flexural phonons in free-standing graphene
旋转和反射对称性使得独立式石墨烯膜的平面外（弯曲）声子在长波长处具有二次色散，并且只能被成对的载流子激发。结果表明，在温度T_x以下，弯曲声子对电阻率$ρ$的贡献占主导地位，在温度T_x以下，我们得到了反常的温度依赖关系$ρ\propto T^{5/2}_{}\ln T$ .对数因子来自于由于膜的弯曲和拉伸自由度之间的耦合而引起的弯曲声子色散的重正化。
2007-07-30 cond-mat.mes-hall
Photocurrent Enhancement of Graphene Photodetectors by Photon Tunneling of Light into Surface Plasmons
我们证明了通过相邻电介质的光子隧穿激发的表面等离子体共振增强了石墨烯光电探测器检测到的光电流。该装置是通过将石墨烯片覆盖在沉积在玻璃上的金膜中的蚀刻间隙上来创建的。检测到的光电流进行比较，为五个不同的激发波长，从nm到nm。与s-偏振光（没有表面等离子体激元共振）相比，用入射p-偏振光（共振表面等离子体激元激发的情况）激发的光电流被显著放大。我们观察到，光电流是更大的较短的波长（s和p-偏振），由于增加光热电流产生更高的阻尼在较短的波长激发的表面等离子体激元。光激发的石墨烯光电探测器的位置相关拉曼光谱分析表明金属边缘附近存在载流子。此外，我们表明，光电流的极性开关的间隙作为入射光穿过间隙移动的斑点。基于石墨烯的光电探测器提供了一种简单的架构，其可以在电介质波导上制造以利用用于检测的倏逝场的等离子体光电流增强。这些器件的应用包括光电检测、光学传感和直接等离子体检测。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Impurity cyclotron resonance of anomalous Dirac electrons in graphene
我们研究了一个新的特点，杂质回旋共振共同的各种局域化的潜力的石墨烯。在石墨烯中，局域势可以以一种意想不到的方式与磁场相互作用。它可以导致形成异常的束缚态，在势内的概率密度中具有宽度为$R$的尖锐峰，而在势外具有尺寸为磁长度$\ell$的宽峰。我们研究了反常态的光学矩阵元，发现它们异常小，并且对磁场敏感。采用自洽含时Hartree-Fock方法（TDHFA）研究了多体相互作用对其光学电导率的影响。对于完全填充的朗道能级，我们发现一个激发的电子-空穴对，起源于两个反常杂质态之间的光学跃迁，与其它电子-空穴对几乎不相关，尽管它表现出很大的交换自能效应。这种相关性的缺乏是一个小的顶点校正的结果相比，在一个电子-空穴对近似计算的重整化跃迁能量之间的差异。然而，源自正常和异常杂质状态之间的光学跃迁的激发电子-空穴对可以与具有显著光学强度的其他电子-空穴状态基本上相关。
2014-06-26 cond-mat.mes-hall
Low-energy theory for strained graphene: an approach up to second-order in the strain tensor
对均匀应变石墨烯中的低能电子激发态进行了分析研究，得到了应变张量的二阶近似。我们报告了一个新的有效狄拉克哈密顿量与各向异性费米速度张量，这揭示了石墨烯三角对称性是不存在的低能理论的一阶应变张量。特别是，我们证明了Dirac锥椭圆变形的拉伸方向相对于石墨烯晶格取向的依赖性。我们进一步解析计算了应变石墨烯的光学电导张量及其对垂直入射的线偏振光的透射率。最后，得到的狄拉克点位移的解析表达式可以更好地确定和理解的伪磁场引起的非均匀应变。
2017-02-27 cond-mat.mes-hall
Electron correlation effects and two-photon absorption in diamond shaped graphene quantum dots
在准一维$π$共轭聚合物如\emph{trans} -聚乙炔和多烯中，电子相关效应决定了“反向”激发态排序，其中最低的双光子$2A_{g}$态位于最低的单光子$1B_{u}$态之下。在这项工作中，我们提出了确凿的理论证据，在相当二维$π$共轭系统，即钻石形石墨烯量子点（DQD）的反向激发态有序。我们的电子相关计算表明，DQD开始表现出相反的激发有序的尺寸增加，在独立粒子的图片不一致。这标志着强相关效应的开始，使它们不发光。此外，我们计算和分析的双光子吸收（TPA）光谱，以及光诱导吸收（PA）光谱的这些系统，并找到良好的协议与现有的实验结果。我们的研究表明，不同于严格的一维系统，如\emph{trans} -聚乙炔，非线性和激发态的双量子点的散射是高度复杂的，与几个甚至宇称态负责强散射。研究结果对石墨烯基非线性光学器件的设计具有重要的指导意义。
2018-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Observation of Ground and Excited Flat Band States in Graphene Photonic Ribbons
理解波的输运和局域化是研究不同性质晶格的主要目标。一般来说，在一个完美的周期性和无无序系统上抑制能量传输是具有挑战性的，然而，由于能谱中存在无色散（平坦）带，一些特定的晶格几何形状允许局部化。在这里，我们报告的实验实现的准一维光子石墨烯带支持四个平带。我们研究的基本模式和偶极模式，这是类似的s和p轨道，分别的动力学。在实验中，两种模式（轨道）有效地相互解耦，这意味着两组六个带，其中两个是完全平坦的。使用图像发生器设置，我们激发的s和p平带模式，并首次展示其无衍射传播。我们的研究结果打开了一个令人兴奋的路线光子仿真更高的轨道动力学。
2017-09-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thermo-electromechanical effects in relaxed shape graphene and bandstructures of graphene quantum dots
我们调查的平面内振荡的松弛形状的石墨烯由于外部施加的拉伸边缘应力沿扶手椅和锯齿形方向。我们表明，对于沿锯齿形方向施加边缘拉应力的情况，总弹性能量密度随着温度的升高而增强。利用赝晶矢量势处理热机电耦合效应，分析这些耦合效应对双层石墨烯量子点能带结构的影响。我们报道了在可达到的温度值下，定域边缘态的基态和第一激发态之间的能级交叉可以实现。特别是，水平交叉点延伸到更高的温度与沿扶手椅方向的外部施加的拉伸边缘应力的值减小。由于存在三重对称性，在石墨烯片的中心处形成的状态中不存在这种能级交叉。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Spintronics with graphene
由于其迷人的电子特性，石墨烯有望在纳米电子学的许多领域取得突破。对于自旋电子学来说，它的主要优势是预期的长自旋寿命，加上它的大电子速度。在这篇文章中，我们回顾了最近的理论和实验结果表明，石墨烯可能是期待已久的自旋电子学平台。表征和器件的关键参数是电极和石墨烯之间的接触电阻，其必须足够大以防止诱导自旋极化的淬灭，但又足够小以允许检测该极化。已经观察到自旋扩散长度在100 μm范围内，比传统金属和半导体中的长得多。这对于自旋电子器件的几个概念来说可能是一个独特的优势，特别是对于复杂架构或逻辑电路的实现，其中信息是由纯自旋电流编码的。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deep-ultraviolet electroluminescence and photocurrent generation in graphene/hBN/graphene heterostructures
六方氮化硼（hBN）是一种具有约5.96 eV宽带隙的范德华半导体。尽管hBN具有间接带隙特性，但由高能电子或光子激发的载流子通过强电子-声子相互作用在深紫外（DUV）频率下有效地发射发光，这表明潜在的DUV发光器件应用。然而，迄今为止，来自hBN的电致发光尚未在DUV频率下得到证实。在这项研究中，我们报告了室温下石墨烯/hBN/石墨烯异质结构的DUV电致发光和光电流产生。从石墨烯电极到hBN的带边缘中的隧穿载流子注入使得能够在DUV频率下实现突出的电致发光。另一方面，在DUV激光照射和外部偏置电压下，石墨烯电极有效地收集hBN中的光激发载流子，这产生高光电流。激光激发显微光谱表明，异质结构中的辐射复合和光生载流子激发过程主要源于hBN的原始结构和层错。我们的工作为基于hBN的高效深紫外光发射和检测器件提供了一条途径。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mid-Infrared Radiative Emission from Bright Hot Plasmons in Graphene
石墨烯中受激载流子的衰变动力学引起了广泛的科学关注，因为无隙狄拉克电子能带结构打开了常规材料中不允许的弛豫通道。我们报告费米能级依赖的中红外发射石墨烯起源于以前未观察到的衰变通道：热等离子体激元产生的光激发载流子。所观察到的费米能级依赖性排除了普朗克发光机制，并与光反转石墨烯中计算的等离子体发射光谱一致。明亮的热等离子体发射的证据进一步支持费米能级依赖和偏振依赖的共振发射从石墨烯等离子体纳米阵列在脉冲激光激发下。自发等离子体激元发射是一个明亮的发射过程，因为我们对实验条件的计算表明，在几千开尔文的温度下，自发产生的等离子体激元的光谱通量比黑体发射高几个数量级。在这项工作中，它表明，石墨烯等离子体激元的辐射效率的大幅增强，可以通过装饰石墨烯表面与金纳米盘，作为耦合输出散射体，并促进本地化的等离子体激元激发时，他们与入射的激发光共振。这些观测为探索超快和超亮中红外发射过程和光源奠定了基础。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Computational study of geometry, electronic structure and low-lying excited states of linear T-graphene quantum dots
本研究基于第一性原理DFT和TDDFT方法，结合参数化的有效π电子哈密顿量与组态相互作用方法，计算了线性T-graphene量子点(TQDs)的几何结构、光吸收光谱和单重态-三重态能隙，发现其HOMO-LUMO跃迁禁戒且光学能隙较大，揭示了单重态激子裂变为三重态激子的可能性。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shielding vacuum fluctuations with graphene
研究了基态和激发态原子与石墨烯的Casimir-Polder相互作用，旨在确定石墨烯系统是否可以用作底层衬底真空涨落的屏蔽。在狄拉克模型的框架下，我们从石墨烯的反射系数计算了零温Casimir-Polder势。对于掺杂和未掺杂的石墨烯，我们显示了石墨烯可以有效地用作屏蔽的限制。另外的结果是AB-堆叠的双层石墨烯。
2014-03-14 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
High magnetoresistance of hexagonal boron nitride-graphene heterostructure-based MTJ through excited-electron transmission
本工作提出了一个ab-initio研究的少层六方氮化硼（hBN）和hBN-石墨烯异质结构夹在Ni（111）层。本研究的目的是了解电子通过界面的传输过程。对Ni（111）/ $n$ hBN/Ni（111）（其中$n$ = 2、3、4和5）以及Ni（111）/hBN-Gr-hBN/Ni（111）进行自旋极化密度泛函理论计算和透射概率计算。考虑了在反平行配置（APC）和平行配置（PC）中具有磁性对准的板。发现Ni片和hBN之间的上下界面处的Pd杂化稳定了系统。发现Ni/nhBN/Ni磁性隧道结（MTJ）在$n$ = 2和$n$ > 2的情况下表现出约0.28 eV和0.34 eV的高隧穿磁电阻（TMR）比，其略高于费米能。所观察到的这种高TMR比的移动源自电子通过界面处的Ni原子的$d_{z^2}$ -轨道的表面态的传输，所述界面与N原子的$p_z$ -轨道杂化。在$n$ > 2的情况下，邻近效应引起倏逝波，有助于降低传输概率但增加TMR比。然而，发现通过用石墨烯代替Ni/3 hBN/Ni MTJ的未杂化hBN层，从而变成Ni/hBN-Gr-hBN/Ni，TMR比以及透射概率增加。在0.34 eV的能量下观察到高达~1200%的TMR比，该能量高于费米能。此外，提出了一种基于新的读取机制的装置的设计，该装置使用刚好在费米能级以上观察到的高TMR。
2021-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Extraction of Photoexcited Hot Carriers from Graphene
我们报告的非平衡热载流子提取石墨烯的栅极依赖的光电流研究的证据。与连续波激光激发相比，飞秒脉冲激光激发的扫描光电流表现出不寻常的门依赖性。功率依赖性研究进一步证实，在金属/石墨烯接触处提取的光载流子是非平衡热载流子。热载流子提取被发现是最有效的狄拉克点附近的载流子寿命达到最大。这些观测结果不仅为石墨烯的热载流子提取提供了证据，而且为石墨烯基热载流子光电子学的发展打开了大门。
2012-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complete light absorption in graphene-metamaterial corrugated structures
我们表明，表面等离子激元激发的负介电常数超材料具有浅的周期性的表面极化曲线可以探索推动单层和连续片的石墨烯的吸收高达100%。在弛豫机制中，混合系统的等离子体共振的位置由超材料的等离子体频率确定，从而允许在不需要工程石墨烯的情况下设置用于增强吸收的频率范围。
2012-11-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effects of thermal rippling on the frictional properties of free-standing graphene
利用模拟摩擦力显微镜，研究了温度对悬浮石墨烯摩擦性能的影响。与三维材料表面上的热激活摩擦的理论相比，动摩擦被证明是局部增加和减少随着温度的升高，这取决于样品的大小，扫描尖端直径，扫描速率，和外部施加的正常负载。我们将观察到的效应归因于石墨烯中固有的热激发弯曲波纹，展示了原子薄膜中温度依赖性动态粗糙度的独特情况。
2015-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
