石墨烯因?yàn)槠洫?dú)特的物理性質(zhì)，在多種電子學(xué)和光電子學(xué)器材應(yīng)用研討中被寄予厚望；石墨烯多層堆垛形成的薄膜具有極高面內(nèi)熱導(dǎo)率，已被應(yīng)用于華為手機(jī)等電子產(chǎn)品的關(guān)鍵散熱部件。深入了解光激起熱電子的弛豫動(dòng)力學(xué)進(jìn)程，并建立弛豫進(jìn)程和聲子形式之間的聯(lián)系，對設(shè)計(jì)石墨烯基光電子器材及了解石墨烯中聲子行為至關(guān)重要。
　　一般以為，石墨烯中的熱電子弛豫進(jìn)程包括電子-電子、電子-聲子散射等主導(dǎo)的飛秒至皮秒不同時(shí)間尺度的超快動(dòng)力學(xué)。關(guān)于雙層石墨烯，其層間庫倫作用可對電子結(jié)構(gòu)和聲子譜發(fā)生重要影響，因此也將深度介入熱電子的冷卻進(jìn)程。然而，因?yàn)閷娱g相互作用的調(diào)控存在困難，雙層石墨烯層間相互作用關(guān)于熱電子馳豫進(jìn)程的研討目前尚未見報(bào)道。
　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)朱彥武研討組與中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研討院蘇付海課題組協(xié)作，使用金剛石對頂砧（DAC）對雙層石墨烯（BLG）施加壓力調(diào)控其層間相互作用強(qiáng)度，使得熱電子弛豫動(dòng)力學(xué)進(jìn)程明顯加速，這是一種層間聲子形式主導(dǎo)的載流子弛豫新通道，如上圖所示。該作業(yè)宣布在國際物理學(xué)聞名期刊Physical Review Letters上。
　　如上圖a所示，該作業(yè)利用近紅外光泵浦-探測光譜（OPPS）對BLG的光生電子弛豫進(jìn)程進(jìn)行研討，并使用DAC對BLG施加壓力。經(jīng)過對OPPS的弛豫曲線進(jìn)行雙指數(shù)擬合，咱們發(fā)現(xiàn)隨著壓力的升高，慢進(jìn)程的時(shí)間常數(shù)（t2）明顯縮短，而快進(jìn)程的時(shí)間常數(shù)（t1）基本堅(jiān)持不變，如上圖c。基于密度泛函理論（DFT）的第一性原理計(jì)算也標(biāo)明，隨著壓力的升高，BLG的最高價(jià)帶和最低導(dǎo)帶仍然堅(jiān)持挨近零帶隙的拋物線形狀，可是次高價(jià)帶和次低導(dǎo)帶在狄拉克點(diǎn)卻有明顯的分離傾向，如上圖d和e所示。

　　進(jìn)一步使用第一性原理分子動(dòng)力學(xué)（AIMD）結(jié)合非絕熱分子動(dòng)力學(xué)（NAMD）對晶格振蕩動(dòng)力學(xué)進(jìn)程進(jìn)行研討發(fā)現(xiàn)，低頻率、對壓力響應(yīng)較為靈敏的層間剪切形式和呼吸形式聲子可以在面內(nèi)聲子的協(xié)助下供給快速的電子弛豫通道，并得到了高壓拉曼試驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。本作業(yè)提醒了一種由層間相互作用主導(dǎo)的、可經(jīng)過外部壓力調(diào)制的熱電子弛豫通道，為石墨烯基光電子器材設(shè)計(jì)和層間聲子行為了解供給了新的視角。

　　該作業(yè)得到國家重點(diǎn)研發(fā)方案（2020YFA0711502）、國家自然科學(xué)基金、合肥物質(zhì)科學(xué)中心的經(jīng)費(fèi)支持。感謝協(xié)作者新加坡國立大學(xué)/曼徹斯特大學(xué)N S Novoselov教授、中科院半導(dǎo)體所譚平恒研討員、常州第六元素資料科技股份有限公司瞿研博士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)趙瑾教授等團(tuán)隊(duì)的輔導(dǎo)與協(xié)助，感謝韓國蔚山科技大學(xué)R S Ruoff教授研討組供給石墨烯樣品。

文章來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)