Maksimizatsiya termo-EDS v optimal'no neuporyadochennom grafene

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Мы изучаем взаимное влияние электрон-фононного и электрон-примесного рассеяния в графене и его проявления в термо-ЭДС S. Рассеяние электронов на акустических фононах, доминирующее в чистых образцах, приводит к независящему от энергии коэффициенту диффузии носителей, что обусловливает нулевое значение S. Добавление заряженных примесей играет двойную роль. При низких концентрациях примесей коэффициент диффузии становится зависимым от энергии, что повышает S. В сильно неупорядоченных образцах концентрация носителей становится неоднородной, что приводит к самоусреднению термо-ЭДС. Последний эффект исследуется нами с помощью теории эффективной среды и предсказывает медленное уменьшение S с ростом концентрации примесей. Соревнование этих эффектов приводит к максимизации термо-ЭДС при оптимальной плотности примесей nimp. Последняя оценивается как 2 × 1011 см−2 при комнатной температуре, что соответствует графену самого высокого качества, полученному химическим осаждением из паровой фазы.

References

  1. I. Pallecchi, N. Manca, B. Patil, L. Pellegrino, and D. Marr´e, Nano Futures 4, 032008 (2020).
  2. M. Massicotte, G. Soavi, A. Principi, and K. J. Tielrooij, Nanoscale 13, 8376 (2021).
  3. L. Delong, G. Youning, Y. Chen, L. Jiamei, Q. Khan, Y. Zhang, Y. Li, H. Zhang, and X. Heping, Nano-Micro Letters 12, 36 (2020).
  4. J. F. Sierra, I. Neumann, J. Cuppens, B. Raes, M.V. Costache, and S.O. Valenzuela, Nature Nanotech. 13, 107 (2018).
  5. H. J. Hwang, S.-Y. Kim, S.K. Lee, and B.H. Lee, Carbon 201, 467 (2023).
  6. T.G. Novak, J. Kim, J. Kim, A.P. Tiwari, H. Shin, J.Y. Song, and S. Jeon, Adv. Funct. Mater. 30, 2001760 (2020).
  7. E. Titova, D. Mylnikov, M. Kashchenko, I. Safonov, S. Zhukov, K. Dzhikirba, K. S. Novoselov, D.A. Bandurin, G. Alymov, and D. Svintsov, ACS Nano 17, 8223 (2023).
  8. T. J. Echtermeyer, P. S. Nene, M. Trushin, R.V. Gorbachev, A. L. Eiden, S. Milana, Z. Sun, J. Schliemann, E. Lidorikis, K. S. Novoselov, and A.C. Ferrari, Nano Lett. 14, 3733 (2014).
  9. S. Castilla, B. Terr´es, M. Autore, L. Viti, J. Li, A.Y. Nikitin, I. Vangelidis, K. Watanabe, T. Taniguchi, E. Lidorikis, M. S. Vitiello, R. Hillenbrand, K.-J. Tielrooij, and F.H. Koppens, Nano Lett. 19, 2765 (2019).
  10. S.O. Potashin, L.E. Golub, and V.Y. Kachorovskii, Phys. Rev. B 111, 205401 (2025).
  11. F. Ludwig, A. Generalov, J. Holstein, A. Murros, K. Viisanen, M. Prunnila, and H.G. Roskos, ACS Applied Electronic Materials 6, 2197 (2024).
  12. F. Ghahari, H.-Y. Xie, T. Taniguchi, K. Watanabe, M. S. Foster, and P. Kim, Phys. Rev. Lett. 116, 136802 (2016).
  13. A.K. Paul, A. Ghosh, S. Chakraborty, U. Roy, R. Dutta, K. Watanabe, T. Taniguchi, A. Panda, A. Agarwala, S. Mukerjee, S. Banerjee, and A. Das, Nat. Phys. 18, 691 (2022).
  14. B. Ghawri, P. S. Mahapatra, M. Garg, S. Mandal, S. Bhowmik, A. Jayaraman, R. Soni, K. Watanabe, T. Taniguchi, H.R. Krishnamurthy, M. Jain, S. Banerjee, U. Chandni, and A. Ghosh, Nat. Commun. 13, 1522 (2022).
  15. A. Ghosh, S. Chakraborty, R. Dutta, A. Agarwala, K. Watanabe, T. Taniguchi, S. Banerjee, N. Trivedi, S. Mukerjee, and A. Das, Nat. Phys. 21, 732 (2025).
  16. J. Crossno, J.K. Shi, K. Wang, X. Liu, A. Harzheim, A. Lucas, S. Sachdev, P. Kim, T. Taniguchi, K. Watanabe, T.A. Ohki, and K.C. Fong, Science 351, 1058 (2016).
  17. E.H. Hwang, E. Rossi, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 80, 235415 (2009).
  18. Q. Li, E.H. Hwang, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 84, 115442 (2011).
  19. J. Martin, N. Akerman, G. Ulbricht, T. Lohmann, J.H. Smet, K. von Klitzing, and A. Yacoby, Nat. Phys. 4, 144 (2008).
  20. B.Y. Balagurov, Physics and Technics of Semiconductors 16, 259 (1982).
  21. D.A.G. Bruggeman, Annalen der Physik 416, 636 (1935).
  22. S. Kirkpatrick, Rev. Mod. Phys. 45, 574 (1973).
  23. Y.M. Zuev, W. Chang, and P. Kim, Phys. Rev. Lett. 102, 096807 (2009).
  24. E.H. Hwang, S. Adam, and S.D. Sarma, Phys. Rev. Lett. 98, 186806 (2007).
  25. F.T. Vasko and V. Ryzhii, Phys. Rev. B 76, 233404 (2007).
  26. V.M. Galitski, S. Adam, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 76, 245405 (2007).
  27. J. Liao, Y. Zhao, X. Chen et al. (Collaboration), Nature Electronics 8, 309 (2025).
  28. L. Banszerus, M. Schmitz, S. Engels, J. Dauber, M. Oellers, F. Haupt, K. Watanabe, T. Taniguchi, B. Beschoten, and C. Stampfer, Sci. Adv. 1, 1 (2015).
  29. D.K. Efetov and P. Kim, Phys. Rev. Lett. 105, 256805 (2010); 1009.2988.
  30. D.A. Bandurin, I. Torre, R. Krishna Kumar, M. Ben Shalom, A. Tomadin, A. Principi, G.H. Auton, E. Khestanova, K. S. Novoselov, I.V. Grigorieva, L.A. Ponomarenko, A.K. Geim, and M. Polini, Science 351, 1055 (2016).
  31. H.-Y. Xie and M. S. Foster, Phys. Rev. B 93, 195103 (2016); 1601.05862.
  32. T. I. Andersen, T.B. Smith, and A. Principi, Phys. Rev. Lett. 122, 166802 (2019).
  33. K.P. Soundarapandian, S. Castilla, S.M. Koepfli, S. Marconi, L. Kulmer, I. Vangelidis, R. de la Bastida, E. Rongione, S. Tongay, K. Watanabe, T. Taniguchi, E. Lidorikis, K.-J. Tielrooij, J. Leuthold, and F.H. L. Koppens, arxiv preprint arXiv:2411.02269 (2024).
  34. H. J. Goldsmid and J.W. Sharp, J. Electron. Mater. 28, 869 (1999).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».