层间耦合对石墨烯衍生范德华异质结构中热载流子动力学的影响
材料科学
2016-12-28 v1 计算物理
光学
摘要
石墨烯作为一种具有高模式约束的等离激元材料，有望实现高效的热载流子提取。我们利用第一性原理计算，研究了自由悬浮石墨烯、石墨以及由交替石墨烯和六方氮化硼层组成的异质结构中高能载流子的寿命和平均自由程，计算涉及这些材料中的电子-电子散射和电子-声子散射。我们发现，石墨烯中狄拉克点附近低能载流子的极高寿命（3 ps），比贵金属中高出百倍，在石墨中因层间耦合而降低一个数量级，但在异质结构中由于声子模式钳制而得到增强。然而，这些寿命随载流子能量增加而急剧下降，在能量超过0.5 eV时变得比贵金属中的更短。通过分析不同散射机制和层间相互作用的贡献，我们确定了理想的间隔层特性——高介电常数和重原子——这可能为改善热载流子输运的等离激元异质结构铺平道路。
引用
@article{arxiv.1612.08196,
title = {Effects of Interlayer Coupling on Hot Carrier Dynamics in Graphene-derived van der Waals Heterostructures},
author = {Prineha Narang and Litao Zhao and Steven Claybrook and Ravishankar Sundararaman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.08196},
year = {2016}
}