Điện trở Coulomb drag trong lớp đôi graphene lớp kép với điện môi nền không đồng nhất

Tóm tắt

Bài báo này trình bày kết quả khảo sát điện trở Coulomb drag trong lớp đôi graphene lớp kép dưới ảnh hưởng của hằng số điện môi nền không đồng nhất. Bằng cách sử dụng phương pháp gần đúng pha ngẫu nhiên (RPA), chúng tôi xác định hàm phân cực của hệ và hàm điện môi động theo tần số, từ đó tính toán điện trở Coulomb drag. Kết quả cho thấy điện trở Coulomb drag trong hệ tăng theo nhiệt độ nhưng giảm nhanh khi khoảng cách giữa hai lớp graphene kép tăng lên. Đáng chú ý, khi xét đến hằng số điện môi nền không đồng nhất, điện trở Coulomb drag cao hơn đáng kể so với trường hợp hằng số điện môi nền đồng nhất. Điều này xuất phát từ sự thay đổi cường độ của thế tương tác Coulomb giữa các điện tử trong hai lớp dưới tác động của sự không đồng nhất về hằng số điện môi nền. Ngoài ra, các tính toán còn cho thấy, ở các nhiệt độ khác nhau, điện trở Coulomb drag có xu hướng giảm khi mật độ hạt tải tăng. Tuy nhiên, sự khác biệt rõ rệt xuất hiện khi xét đến hai trường hợp: khoảng cách lớp nhỏ và khoảng cách lớp lớn. Khi khoảng cách giữa hai lớp kép nhỏ, điện trở Coulomb drag bị ảnh hưởng mạnh hơn bởi mật độ hạt tải và nhiệt độ. Những kết quả này giúp làm sáng tỏ hơn vai trò của hằng số điện môi nền không đồng nhất trong hệ graphene hai lớp kép, đồng thời gợi mở hướng ứng dụng cho các linh kiện điện tử thế hệ mới dựa trên graphene.