石墨烯p-n结在磁场中的电输运热耗散

石墨烯是一种特殊的二维材料,其独特的能带结构允许人们通过电场来调控其载流子的类型和浓度,因此,在构建双极型纳米电子器件方面具有潜在应用前景.本文基于紧束缚格点模型,利用非平衡格林函数方法及Landauer-Büttiker公式,研究了石墨烯p-n结在磁场中的电输运热耗散问题.在强磁场作用下,结的两边均处于量子霍尔相,存在拓扑保护的手性边缘态.直觉上,这种拓扑保护的手性边缘态应当是无热耗散的.但本文研究发现,当有耗散源时,尽管手性边缘态受到拓扑保护,热耗散却依然可以发生.对于完美的石墨烯,单极结输运时热耗散发生在体系边缘;偶极结输运时在体系边缘和结的界面处均可以发生热耗散.当无序存在时,无论单极结还是偶极结,无序均能增强热耗散.此外,本文还研究了不同位置处的电子能量分布,发现热耗散是否发生只取决于电子是否处于非平衡分布.这些结果表明拓扑只能保护电子的传播方向,却不能禁止热耗散的发生.

石墨烯p-n结应力调控的谷分离和反常Klein隧穿研究

为了研究基于石墨烯的谷分离器和反常电子输运性质,采用波函数衔接方法设计了一款基于石墨烯p-n结应力调控的谷分离器,并提出发生反常Klein隧穿的物理机制。结果表明:应力使得石墨烯的能带结构具有各向异性,导致谷分离的产生;当电子的入射角为非零时,电子可以无视势垒的长度和宽度而完美地穿过石墨烯p-n结,即反常Klein隧穿,这打破了Klein隧穿发生在电子零角度入射的常规认识。