石墨烯中超快载流子动力学与传输的介电控制

理解石墨烯中光激发电荷的超快动力学至关重要，因为这些动力学的微观机制决定了石墨烯的许多光学、光热和光电特性。这些特性对于石墨烯实现的许多功能和器件（如高速光电探测器）至关重要。因此，除了科学理解之外，控制超快载流子动力学以用于实际应用也极具价值。在此，我们通过工程化石墨烯的介电环境建立了这种控制，从而在不改变费米能级、光功率或环境温度的情况下调节加热和冷却动力学。通过结合光学泵浦-太赫兹探测实验与理论计算，我们表明介电屏蔽抑制了载流子-载流子相互作用并减缓了动力学。特别地，降低的载流子-载流子散射延迟了准平衡热电子分布的形成，从而减缓了载流子加热。它还减缓了载流子冷却，因为光学声子发射后的再热化依赖于相同的相互作用。增强的屏蔽进一步降低了电子-空穴puddles的能量，从而提高了电荷迁移率和塞贝克系数。这种外部控制石墨烯内部动力学和传输特性的能力使得优化器件性能成为可能，例如用于数据通信和无线通信应用的光电探测器灵敏度。