Electron transport and full-band electron-phonon interactions in graphene

石墨烯 电子 凝聚态物理 散射 电子迁移率 声子 物理 电子散射 电场 材料科学 量子力学
作者
Akin Akturk,Neil Goldsman
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:103 (5) 被引量:246
标识
DOI:10.1063/1.2890147
摘要

We developed a full-band Monte Carlo simulator to investigate electron transport in a single layer of graphite (graphene). The electron and phonon dispersion curves of graphene are first obtained by applying the tight-binding method to the two inequivalent atoms of the graphene unit cell, considering their nearest four neighbors. The electron-phonon scattering rates for interactions that conserve momentum and energy are then determined using Fermi’s golden rule and the deformation potential approximation. Average electron velocities due to external fields applied in different directions are calculated using these electron-phonon scattering rates and a semiclassical electron and electric field interaction. Graphene transport simulations at room temperature indicate large low-field graphene electron mobilities of approximately 4.0×104, 6.0×104, and 8.0×104 cm2/Vs along the ky (kx=0), kx=ky, and kx (ky=0) momentum directions, respectively. These low-field electron mobilities further suggest graphene field-effect mobilities of 1.3−2.6×104 cm2/Vs, which agree with experiments. Also, a large peak electron velocity of roughly 4.6×107 cm2/Vs at high fields is obtained.
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