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具有分离门电抽运石墨烯中电子-空穴等离子体的冷却效应

张玉萍 刘陵玉 陈琦 冯志红 王俊龙 张晓 张洪艳 张会云

具有分离门电抽运石墨烯中电子-空穴等离子体的冷却效应

张玉萍, 刘陵玉, 陈琦, 冯志红, 王俊龙, 张晓, 张洪艳, 张会云
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  • 本文研究了室温条件下具有分离门的电诱导石墨烯n-i-p结构中, 与电子和空穴注入有关的粒子数反转效应. 考虑n区横向电场的屏栅效应, 计算了电子-空穴的有效温度与门电压以及光声子的有效温度与门电压的关系, 结果表明注入可以导致n区中电子-空穴等离子体显著冷却, 直至低于晶格温度; 计算了电流-电压特性以及与频率有关的动态电导率, 在一定的电压下, 动态电导率在太赫兹频段可以为负值. 研究表明电子-空穴等离子体冷却能够加强负动态电导率效应, 提高实现太赫兹激射的可行性.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61001018)、山东省自然科学基金(批准号:ZR2011FM009,ZR2012FM011)、山东科技大学杰出青年科学基金(批准号:2010KYJQ103)、山东省高等学校科技计划项目(批准号:J11LG20)、青岛市科技计划项目(批准号:11-2-4-4-(8)-jch,10-3-4-2-1-jch)和山东科技大学科技创新基金(批准号:YCA120378)资助的课题.
    [1]

    Han P Y, Liu W, Xie Y H, Zhang X C 2009 Physics 38 06 (in Chinese) [韩鹏昱, 刘伟, 谢亚红, 张希成 2009 物理 38 06]

    [2]

    Castro Neto A H, Guinea F, Peres N M R, Novoselov K S, Geim A K 2009 Rev. Mod. Phys. 81 109

    [3]

    Sprinkle M, Suegel D, Hu Y, Hicks J, Tejeda A, Taleb-Ibrahimi A, Le Fèvre P, Bertran F, Vizzini S, Enriquez H, Chiang S, Soukiassian P, Berger C, de Heer W A, Lanzara A, Conrad E H 2009 Phys. Rev. Lett. 103 226803

    [4]

    Orlita M, Potemski M 2010 Semicond. Sci. Technol. 25 063001

    [5]

    Ryzhii V, Ryzhii M, Otsuji T 2007 J. Appl. Phys. 101 083114

    [6]

    Dubinov A A, Aleshkin V Ya, Mitin V, Otsuji T, Ryzhii V 2011 J. Phys.: Condens. Matter 23 145302

    [7]

    Ryzhii V, Ryzhii M, Satou A, Otsuji T, Dubinov A A, Aleshkin V Ya 2009 J. Appl. Phys. 106 084507

    [8]

    Ryzhii V, Dubinov A A, Otsuji T, Mitin V, Shur M S 2010 J. Appl. Phys. 107 054505

    [9]

    Ryzhii M, Ryzhii V 2007 Jpn. J. Appl. Phys. 46 L151

    [10]

    Ryzhii V, Ryzhii M, Mitin V, Otsuji T 2011 J. Appl. Phys. 110 094503

    [11]

    Ryzhii M, Ryzhii V, Otsuji T, Mitin V, Shur M S 2010 Phys. Rev. B 82 075419

    [12]

    Zhang Y P, Zhang H Y, Yin Y H, Liu L Y, Zhang X, Gao Y, Zhang H Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 047803 (in Chinese) [张玉萍, 张洪艳, 尹怡恒, 刘陵玉, 张晓, 高营, 张会云 2012 物理学报 61 047803]

    [13]

    Ryzhii V, Ryzhii M, Mitin V, Satou A, Otsuj T 2011 Jpn. J. Appl. Phys. 50 094001

    [14]

    Rana F, George P A, Strait J H, Shivaraman S, Chanrashekhar M, Spencer M G 2009 Phys. Rev. B 79 115447

    [15]

    Wang H, Strait J H, George P A, Shivaraman S, Shields V D, Chandrashekhar M, Hwang J, Rana F, Spencer M G, Ruiz-Vargas C S, Park J 2010 Appl. Phys. Lett. 96 081917

    [16]

    Auer C, Schurer F, Ertler C 2006 Phys. Rev. B 74 165409

    [17]

    Pennigton G, Kilpatrick S J, Wickenden A E 2008 Appl. Phys. Lett. 93 093110

    [18]

    George P A, Strait J, Dawlaty J, Shivaraman S, Chandrashekhar M, Rana F, Spencer M G 2008 Nano Lett. 8 4248

    [19]

    Kim R, Perebeinos V, Avouris P 2011 Phys. Rev. B 84 075449

    [20]

    Falkovsky L A 2007 Phys. Rev. B 75 033409

  • [1]

    Han P Y, Liu W, Xie Y H, Zhang X C 2009 Physics 38 06 (in Chinese) [韩鹏昱, 刘伟, 谢亚红, 张希成 2009 物理 38 06]

    [2]

    Castro Neto A H, Guinea F, Peres N M R, Novoselov K S, Geim A K 2009 Rev. Mod. Phys. 81 109

    [3]

    Sprinkle M, Suegel D, Hu Y, Hicks J, Tejeda A, Taleb-Ibrahimi A, Le Fèvre P, Bertran F, Vizzini S, Enriquez H, Chiang S, Soukiassian P, Berger C, de Heer W A, Lanzara A, Conrad E H 2009 Phys. Rev. Lett. 103 226803

    [4]

    Orlita M, Potemski M 2010 Semicond. Sci. Technol. 25 063001

    [5]

    Ryzhii V, Ryzhii M, Otsuji T 2007 J. Appl. Phys. 101 083114

    [6]

    Dubinov A A, Aleshkin V Ya, Mitin V, Otsuji T, Ryzhii V 2011 J. Phys.: Condens. Matter 23 145302

    [7]

    Ryzhii V, Ryzhii M, Satou A, Otsuji T, Dubinov A A, Aleshkin V Ya 2009 J. Appl. Phys. 106 084507

    [8]

    Ryzhii V, Dubinov A A, Otsuji T, Mitin V, Shur M S 2010 J. Appl. Phys. 107 054505

    [9]

    Ryzhii M, Ryzhii V 2007 Jpn. J. Appl. Phys. 46 L151

    [10]

    Ryzhii V, Ryzhii M, Mitin V, Otsuji T 2011 J. Appl. Phys. 110 094503

    [11]

    Ryzhii M, Ryzhii V, Otsuji T, Mitin V, Shur M S 2010 Phys. Rev. B 82 075419

    [12]

    Zhang Y P, Zhang H Y, Yin Y H, Liu L Y, Zhang X, Gao Y, Zhang H Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 047803 (in Chinese) [张玉萍, 张洪艳, 尹怡恒, 刘陵玉, 张晓, 高营, 张会云 2012 物理学报 61 047803]

    [13]

    Ryzhii V, Ryzhii M, Mitin V, Satou A, Otsuj T 2011 Jpn. J. Appl. Phys. 50 094001

    [14]

    Rana F, George P A, Strait J H, Shivaraman S, Chanrashekhar M, Spencer M G 2009 Phys. Rev. B 79 115447

    [15]

    Wang H, Strait J H, George P A, Shivaraman S, Shields V D, Chandrashekhar M, Hwang J, Rana F, Spencer M G, Ruiz-Vargas C S, Park J 2010 Appl. Phys. Lett. 96 081917

    [16]

    Auer C, Schurer F, Ertler C 2006 Phys. Rev. B 74 165409

    [17]

    Pennigton G, Kilpatrick S J, Wickenden A E 2008 Appl. Phys. Lett. 93 093110

    [18]

    George P A, Strait J, Dawlaty J, Shivaraman S, Chandrashekhar M, Rana F, Spencer M G 2008 Nano Lett. 8 4248

    [19]

    Kim R, Perebeinos V, Avouris P 2011 Phys. Rev. B 84 075449

    [20]

    Falkovsky L A 2007 Phys. Rev. B 75 033409

  • [1] 金芹, 董海明, 韩奎, 王雪峰. 石墨烯超快动态光学性质. 物理学报, 2015, 64(23): 237801. doi: 10.7498/aps.64.237801
    [2] 杨光敏, 徐强, 李冰, 张汉壮, 贺小光. 不同N掺杂构型石墨烯的量子电容研究. 物理学报, 2015, 64(12): 127301. doi: 10.7498/aps.64.127301
    [3] 邓伟胤, 朱瑞, 邓文基. 有限尺寸石墨烯的电子态. 物理学报, 2013, 62(8): 087301. doi: 10.7498/aps.62.087301
    [4] 闫昕, 梁兰菊, 张璋, 杨茂生, 韦德泉, 王猛, 李院平, 吕依颖, 张兴坊, 丁欣, 姚建铨. 基于石墨烯编码超构材料的太赫兹波束多功能动态调控. 物理学报, 2018, 67(11): 118102. doi: 10.7498/aps.67.20180125
    [5] 李小兵, 陆卫兵, 刘震国, 陈昊. 基于可调石墨烯超表面的宽角度动态波束控制. 物理学报, 2018, 67(18): 184101. doi: 10.7498/aps.67.20180592
    [6] 任晓霞, 申凤娟, 林歆悠, 郑瑞伦. 石墨烯低温热膨胀和声子弛豫时间随温度的变化规律. 物理学报, 2017, 66(22): 224701. doi: 10.7498/aps.66.224701
    [7] 张保磊, 王家序, 肖科, 李俊阳. 石墨烯-纳米探针相互作用有限元准静态计算. 物理学报, 2014, 63(15): 154601. doi: 10.7498/aps.63.154601
    [8] 陈丽, 孙媛媛, 王永龙, 潘洪哲, 徐明. 单层正三角锯齿型石墨烯量子点的电子结构和磁性. 物理学报, 2010, 59(9): 6443-6449. doi: 10.7498/aps.59.6443
    [9] 康朝阳, 唐军, 李利民, 潘海斌, 闫文盛, 徐彭寿, 韦世强, 陈秀芳, 徐现刚. 不同极性6H-SiC表面石墨烯的制备及其电子结构的研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047302. doi: 10.7498/aps.60.047302
    [10] 娄利飞, 潘青彪, 吴志华. 基于石墨烯用于微弱能量获取的柔性微结构研究. 物理学报, 2014, 63(15): 158501. doi: 10.7498/aps.63.158501
    [11] 叶鹏飞, 陈海涛, 卜良民, 张堃, 韩玖荣. SnO2量子点/石墨烯复合结构的合成及其光催化性能研究. 物理学报, 2015, 64(7): 078102. doi: 10.7498/aps.64.078102
    [12] 谷季唯, 王锦程, 王志军, 李俊杰, 郭灿, 唐赛. 不同衬底条件下石墨烯结构形核过程的晶体相场法研究. 物理学报, 2017, 66(21): 216101. doi: 10.7498/aps.66.216101
    [13] 白清顺, 沈荣琦, 何欣, 刘顺, 张飞虎, 郭永博. 纳米微结构表面与石墨烯薄膜的界面黏附特性研究. 物理学报, 2018, 67(3): 030201. doi: 10.7498/aps.67.20172153
    [14] 陈浩, 张晓霞, 王鸿, 姬月华. 基于磁激元效应的石墨烯-金属纳米结构近红外吸收研究. 物理学报, 2018, 67(11): 118101. doi: 10.7498/aps.67.20180196
    [15] 张娜, 刘波, 林黎蔚. He离子辐照对石墨烯微观结构及电学性能的影响. 物理学报, 2020, 69(1): 016101. doi: 10.7498/aps.69.20191344
    [16] 王晓, 黄生祥, 罗衡, 邓联文, 吴昊, 徐运超, 贺君, 贺龙辉. 镍层间掺杂多层石墨烯的电子结构及光吸收特性研究. 物理学报, 2019, 68(18): 187301. doi: 10.7498/aps.68.20190523
    [17] 邓新华, 刘江涛, 袁吉仁, 王同标. 全新的电导率特征矩阵方法及其在石墨烯THz频率光学特性上的应用. 物理学报, 2015, 64(5): 057801. doi: 10.7498/aps.64.057801
    [18] 禹忠, 党忠, 柯熙政, 崔真. N/B掺杂石墨烯的光学与电学性质. 物理学报, 2016, 65(24): 248103. doi: 10.7498/aps.65.248103
    [19] 张慧珍, 李金涛, 吕文刚, 杨海方, 唐成春, 顾长志, 李俊杰. 石墨烯纳米结构的制备及带隙调控研究. 物理学报, 2017, 66(21): 217301. doi: 10.7498/aps.66.217301
    [20] 俎凤霞, 张盼盼, 熊伦, 殷勇, 刘敏敏, 高国营. 以石墨烯为电极的有机噻吩分子整流器的设计及电输运特性研究. 物理学报, 2017, 66(9): 098501. doi: 10.7498/aps.66.098501
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-13
  • 修回日期:  2013-02-25
  • 刊出日期:  2013-05-05

具有分离门电抽运石墨烯中电子-空穴等离子体的冷却效应

  • 1. 山东科技大学理学院, 青岛市太赫兹技术重点实验室, 青岛 266510;
  • 2. 中国工程物理研究院, 电子工程研究所, 绵阳 621900;
  • 3. 专用集成电路重点实验室, 石家庄 050051
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61001018)、山东省自然科学基金(批准号:ZR2011FM009,ZR2012FM011)、山东科技大学杰出青年科学基金(批准号:2010KYJQ103)、山东省高等学校科技计划项目(批准号:J11LG20)、青岛市科技计划项目(批准号:11-2-4-4-(8)-jch,10-3-4-2-1-jch)和山东科技大学科技创新基金(批准号:YCA120378)资助的课题.

摘要: 本文研究了室温条件下具有分离门的电诱导石墨烯n-i-p结构中, 与电子和空穴注入有关的粒子数反转效应. 考虑n区横向电场的屏栅效应, 计算了电子-空穴的有效温度与门电压以及光声子的有效温度与门电压的关系, 结果表明注入可以导致n区中电子-空穴等离子体显著冷却, 直至低于晶格温度; 计算了电流-电压特性以及与频率有关的动态电导率, 在一定的电压下, 动态电导率在太赫兹频段可以为负值. 研究表明电子-空穴等离子体冷却能够加强负动态电导率效应, 提高实现太赫兹激射的可行性.

English Abstract

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