摘要:我们提出了有关电子 - 电子散射的实验发现,其中具有可调的费米波载体,相互晶格矢量和带隙。我们在双层石墨烯(BLG)和HBN的高弹性对齐异质结构中实现这一目标。在半满点附近,对这些设备的电阻的主要贡献是由Umklapp Electron-电子(UEE)散射产生的,这使得石墨烯/HBN Moire ́设备的电阻明显大于非对齐的设备的电阻(在此处禁止UEE)。我们发现,UEE散射的强度遵循Fermi能量的通用缩放,并且在非单声道上取决于超晶格时期。UEE散射可以用电场调节,并受BLG层极化的影响。它具有强粒子 - 孔不对称;当化学电位在传导带中的电阻明显低于在价带中的电阻,这使得电子方案在潜在应用中更实用。关键字:Umklapp散射,双层石墨烯,Moire ́超晶格,层极化,棕色 - Zak振荡
了解电子 - 波相互作用在根本上很重要,并且对设备应用具有至关重要的影响。但是,在魔法角度附近的扭曲的双层石墨烯中,目前缺乏这种理解。在这里,我们使用时间和频率分辨的光电压测量方法研究电子音波耦合,作为声子介导的热电子冷却的直接和互补探针。我们发现在魔术角靠近扭曲的双层石墨烯的冷却时,我们发现了一个显着的加速:冷却时间是从室温下降到5 kelvin的几次picseconds,而在原始的双层石墨烯中,在较低温度下,冷却到声子变为较慢。我们的实验和理论分析表明,这种超快冷却是超晶格形成的组合作用,具有低功能的Moiré声子,空间压缩的电子Wannier轨道以及降低的超晶格Brillouin区域。这可以实现有效的电子 - phonon umklapp散射,从而克服了电子 - phonon动量不匹配。这些结果将扭转角建立为控制能量放松和电子热流的有效方法。
Unit-1: Crystal Structure and Reciprocal lattice: Review of different kinds of matter-nature of bonding-Crystal structure – Bravais lattice – Unit cell, Wigner -Seitz cell- Index system for crystal planes – miller planes –point groups– space groups–screw axes–glide planes- concept of Reciprocal lattice – Brillouin zone of SC, BCC and FCC and its properties in reciprocal lattice – Fourier analysis of the basis – geometrical structure factor - interpretation of Bragg‟s equation Unit-2: Phonon Physics: Elastic Vibrations of one dimensional mono atomic lattice – vibrations of one-dimensional diatomic lattice – phonons momentum of phonons – phonon heat capacity and density of states – Debye and Einstein model of density of states – Anharmonic crystal interaction - thermal扩展 - 导热率 - UMKLAPP过程单元3:自由电子理论:Drude理论 - 一维盒中的自由电子气体 - 三维气体中的自由电子 - 状态的密度 - FD统计(无衍生) - k-空间和游离电子气体和自由电子热量 - 电子特定热量 - 电子和热电导率 - 电导率 - Wiedeman Franz Life
迄今为止,对碳纳米管的热运输物理学的理解仍然是一个开放的研究问题[1-10]。Experimentally, on the one hand, the thermal transport in single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) is measured to be nondiffusive with divergence of thermal conductivity ( κ ) for tube lengths of up to 1 mm [ 6 , 8 ], as suggested by the Fermi, Pasta, Ulam (FPU), and Tsingou model [ 11 ], on the other hand, the κ is recently reported to converge for因此,管长的长度仅为10μm[12],突显了SWCNT的实验测量和热传输结果的解释[13]。基于声子散射选择规则的早期理论研究表明,长波长膨胀声音和扭曲 /旋转 /旋转 /旋转声音声子模式(统称为横向模式,以下是以下是横向模式)的非散射。这是通过使用Boltzmann转运方程(BTE)的迭代溶液获得的数值依赖性的声子特性的确定确定的,在这些迭代溶液中,在没有拼音子散射的情况下发现κ在差异[7]。但是,这些理论预测和数值依赖性的声子的性质是通过仅考虑三个子过程而获得的,并且尚不清楚当高级四阶四个频率过程中考虑到[7,9]时,长波长横向声子是否保持不变。基于分子动力学模拟的其他计算方法自然可以将声子非谐度包括到最高级。但是,由于几个然而,对于具有平衡分子动力学的SWCNT,这些模拟仍然是不合理的[5,15],并且直接的分子染料表明κ的长度依赖性至少为10μm[4,16]。随着计算资源的最新进展,现在有可能通过基于BTE的方法在声子传输属性的预测中包括高阶四声音程序[17-21]。
对二维材料中强相关物质的研究已成为探索冷凝物理物理学以及新型设备平台的设计的激动人心的前景。Moiré工程具有2D层具有层间扭曲角度,已被证明是工程电子相关性的强大工具。在魔术角扭曲的双层石墨烯中,石墨烯层之间的扭曲角1.1◦产生Moiré超晶格电位。平坦的电子带出现在费米水平上,其中各种相互作用驱动的多体量子相可以出现。在二维中研究强电子相关性的另一个途径是将本质相关的散装晶体剥落到原子极限中。2D HET-腐蚀中强相关系统的光电子响应是一种强大的探针,因为它可以洞悉这些系统中电子传输属性和基本的轻质 - 摩擦相互作用。在本文中,我们研究了两种密切相关的2D材料:MATBG和Cuprate超导体BI 2 SR 2 SR 2 CACU 2 O 8-δ(BSCCO-2212)。我们利用不同的光电技术来研究MATBG平面带中相关电子的基本特性,以及二维BSCCO-2212层的潜力,以用于量子传感中的应用。首先,我们通过其热电传输研究了MATBG平面带的电子光谱。我们使用光激发来诱导平面电子中的热梯度,从而产生电荷电流。我们报告了异常的热电学,这为在牢固相互互动的扁平带中局部和脱位的电子状态共存提供了有力的证据。接下来,我们使用频率分辨的光电固定技术研究MATBG扁平带中热载体冷却的动力学。引人注目的是,我们发现热载体可以有效地将能量放松到低温温度下。与双层石墨烯样品相反。我们提出了一种新型的MATBG中热载体的Umklapp Electron-Phonon散射机制,由MoiréSuperElstrattice潜力实现。最后,我们探索了基于超薄BSCCO-2212薄片的高t c的超导光电探测器的发展。我们制造的高质量样品在电信波长下表现出色。我们在自由空间和波导耦合器件中观察到在T = 77 K处的快速和敏感的辐射响应,以及通过非透明测量,雪崩检测机制在T = 20 K时在T = 20 K处观察到单光子敏感性。