中红外波段石墨烯异构结构中的超快光热电流
介观与纳米尺度物理
2026-03-17 v1
摘要
石墨烯因其超快且宽带的光电流响应而备受推崇，但关于在光声能量低于光声能级的中红外波段是否保持宽带超快特性仍是一个未解之谜。本文采用超快泵-探测光电谱学，对石墨烯异构结构在中红外激发下的载流子动力学进行了研究。我们利用双分栅器件，表明在中红外 femtosecond 激发下，光热电效可主导石墨烯的光响应。我们观察到石墨烯在该波段仍保持宽带光电流响应，但光电流松弛时间在8-9微米以下约为2皮秒，延伸至更长的中红外波长时增加至3皮秒。在室温下无显著声子瓶颈的衰减动力学表明，即使在光子能量低于光声能级的情况下，电子-电子散射与电子-声子散射仍能有效协同作用。观察到的光电流松弛时间随波长的变化，与基于霍尔斯特-皮尔斯哈密顿量包含电子-声子耦合的石墨烯微观传输理论推导的能关节相关理论松弛时间相符。
引用
@article{arxiv.2603.13457,
title = {Ultrafast photo-thermoelectric currents in graphene junctions in the mid-infrared},
author = {Nina Pettinger and Michel Panhans and Johannes Schmuck and Sebastian Loy and Xiaoyi Zhou and Chengye Dong and Joshua A. Robinson and Sergey Zherebtsov and Christoph Kastl and Frank Ortmann and Alexander W. Holleitner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.13457},
year = {2026}
}