超出球性 regime 的石墨烯中由跳跃机制介导的电荷传输
介观与纳米尺度物理
2026-04-20 v1 材料科学
摘要
我们提出了一种用于石墨烯及相关二维碳材料的轨迹解析框架，超越理想的球性和完全相干极限。在预定义的原子晶格上进行动力学蒙特卡洛跳跃，允许联合处理无序性、热激发和外部场。直接从随机载流子轨迹中提取电流和有效透射率，不依赖经验性传输系数。我们将该方法应用于石墨烯，其在偏置电压（0-0.10 V）、温度（300-900 K）、磁场（0-10 T）、平面应变（2-10%，单向和双向）以及空洞浓度（0-10%）条件下进行计算。原质石墨烯表现出近乎欧姆响应，电流约为 7-8 μA，有效透射率接近 0.98-1.00，电导约为 (5.8-7.8) x 10^-5 S。空洞显著抑制传输，将透射率降至约 0.45-0.75（10% 空洞）。较高温度加速跳跃，部分恢复传输，但无法克服严重的连通性损失。磁场进一步降低传输，尤其在无序网络中效果更明显。该框架为真实的二维碳材料提供了统一的计算方案，同时可从载流子位移和飞行时间中推导出扩散系数和有效迁移率。
引用
@article{arxiv.2604.16152,
title = {Hopping-Mediated Charge Transport in Graphene Beyond the Ballistic Regime},
author = {J. P. Dadario Pereira and Raphael Tromer and Luiz A. Ribeiro Junior and Douglas S. Galvao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.16152},
year = {2026}
}