栅压诱导的 AA 与 AB 堆垛双层石墨烯中的注入电流与位移电流
介观与纳米尺度物理
2023-07-12 v1 光学
摘要
在中心对称材料中产生光生伏打效应，可为发展无源光电探测器与能量收集器件提供新机遇。本工作中，我们研究中心对称二维材料 AA 与 AB 堆垛双层石墨烯中的光生伏打效应，通过施加外栅压打破对称性。利用紧束缚模型描述电子态，计算了两种材料在从 THz 到可见光波长范围内的圆光生伏打效应注入系数与线光生伏打效应位移电导率。我们发现，栅压诱导的光生伏打效应在 AB 堆垛双层石墨烯中可非常显著，对于被光强 0.1 GW/cm 照射的 1 m 宽样品，产生最大量级为 mA 的直流电流，这由带隙附近与范霍夫奇点处的光学跃迁决定。尽管 AA 堆垛双层石墨烯中此类效应比 AB 堆垛小约两个数量级，其谱却有趣地局限于极窄光子能量窗口，这与层间耦合强度相关。我们还详细分析了光偏振依赖关系。栅压与化学势可有效调控光生伏打效应。
引用
@article{arxiv.2307.05110,
title = {Gate voltage induced injection and shift currents in AA- and AB-stacked bilayer graphene},
author = {Ze Zheng and Kainan Chang and Jin Luo Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.05110},
year = {2023}
}