泵浦石墨烯中的载流子 - 载流子散射与负动态电导率

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）对光泵浦或电泵浦石墨烯中带内辐射吸收的影响，及其对净动态电导率的贡献。我们证明，由于载流子在无序上的散射，由载流子 - 载流子散射辅助的辐射吸收可能强于 Drude 吸收。由于辐射的带内吸收有效地与其带间放大竞争，这会显著影响泵浦石墨烯中负动态电导率的条件，进而影响带间太赫兹和红外激光发射。我们找到了对应于负动态电导率 onset 的非平衡载流子的频率和准费米能级的阈值。所得结果表明，载流子 - 载流子散射效应将泵浦石墨烯中辐射放大的阈值频率移至更高值。特别是，在室温下，SiO2 衬底上的石墨烯在高于 6 THz 的频率下可实现负动态电导率。由于载流子 - 载流子散射的屏蔽，特别是在较低温度下，具有高 k 衬底的石墨烯结构中的阈值频率可显著降低。