电化学门控石墨烯晶体管的拉曼光谱：几何电容、电子-声子、电子-电子与电子-缺陷散射

我们报道了电化学门控石墨烯场效应晶体管的综合微拉曼散射研究。电化学顶栅的几何电容通过双栅拉曼测量精确确定，从而允许对石墨烯主要拉曼特征的频率、线宽和积分强度进行定量分析。观测到的 G 模声子反常行为与理论预测非常吻合，并提供了区中心（$\Gamma$ 点）光学声子的电子-声子耦合常数测量。此外，2D 模特征的积分强度随掺杂增加而降低，使得确定近区边缘（K 和 K' 点）光学声子的电子-声子耦合常数成为可能。我们发现 $\Gamma$ 处的电子-声子耦合强度比 K (K') 处弱五倍，与共振谷内（2D'）和谷间（2D）拉曼特征积分强度比的直接测量非常一致。我们还表明，在大栅偏压下的电化学反应可被利用来高效地在石墨烯中制造缺陷，浓度高达约 $1.4\times 10^{12}~\rm cm^{-2}$。在此类缺陷浓度下，我们估计电子-缺陷散射率仍远小于电子-声子散射率。G 和 2D 模特征随掺杂的演化不受缺陷存在的影响，且 D 模的掺杂依赖性与它的双声子（2D 模）泛音密切相关。最后，掺杂石墨烯中 G 模声子的线宽和频率以及 G 和 2D 模声子的频率遵循与样品无关的关联，可用于准确估计电荷载流子密度。