超窄无序石墨烯纳米带中的低维声子输运效应

我们利用非平衡格林函数（NEGF）模拟技术，研究了低维性和无序性对超窄扶手椅型石墨烯纳米带（GNRs）中声子输运的影响。我们特别关注几何限制和边缘粗糙度如何影响声子谱的不同部分。引入边缘粗糙度后，声子透射率降低，但在整个谱中分布不均。我们在存在无序的情况下识别出声子谱中的四种不同行为：i) 低能量、低波矢的声学支具有非常长的平均自由程，受边缘无序影响最小，即使在宽度 W=1nm 的超窄 GNRs 中也是如此；ii) 由相对平坦的声子模（包括光学支）密集分布组成的能量区域也未受显著影响，除非在超窄 W=1nm GNRs 的情况下，此时由于声子输运路径上的能带不匹配导致透射率降低；iii) 位于谱中间区域的准声学带受无序影响强烈，因为随着限制和无序的增加，特别是随着通道长度增加，该谱区的传播声子模被耗尽；iv) 声子透射率的最大降幅出现在由少量声子模组成的能量区域，此时粗糙度可引入输运隙，且随通道长度显著增大。我们表明，在宽度小至 W=3nm 的 GNRs 中，在中等粗糙度下，低能声学模和光学模的密集区域均可保持半弹道输运特性，即使通道长度高达 L=1 um。而谱中稀疏区域的模即使在短至数十纳米的通道长度下也会进入局域化机制。