Estudio de la movilidad de electrones en grafeno intrínseco y en la interfase grafeno-CU2O usando el método Monte Carlo

Abstract

El estudio de la movilidad de los electrones sometidos a campos eléctricos moderados aplicados sobre grafeno intrínseco y en grafeno sobre el sustrato de Cu2O, manteniendo la temperatura constante, se realizó con la implementación de un programa en Matlab. En la simulación se utiliza el método numérico de Monte Carlo, para resolver la ecuación de transporte de Boltzmann semiclásica. Para una mayor aproximación con el fenómeno del transporte de electrones en el grafeno, se incluye diferentes mecanismos de dispersión tales como la dispersión con: fonones acústicos, fonones ópticos, fonones ópticos superficiales, impurezas remotas y la presencia de la rugosidad de la interfase. Además de considerar el principio de exclusión de Pauli mediante la discretización del espacio recíproco, siguiendo una simetría polar. Los resultados obtenidos para la movilidad del grafeno intrínseco muestran valores, en el rango de 8x1010 cm-2 a 1012 cm-2, cercanos a resultados bibliográficos dados por Shishir y Ferry (2009) y resultan ser entre 3 y 10 veces mayor que la movilidad en el grafeno sobre sustrato de Cu2O, mostrando la gran influencia del sustrato, cuando se deposita grafeno sobre cobre. La movilidad de los electrones en el grafeno sobre sustrato de Cu2O muestra un máximo alrededor de una densidad electrónica de 1.2x1012 cm-2, prediciendo que hay valores óptimos de esta variable para la utilización de grafeno sobre este sustrato. Por otra parte, la energía media de electrones se mantiene casi constante con campos eléctricos hasta 1.5 kVcm-1 para grafeno sobre sustrato mientras que para el grafeno intrínseco es ligeramente proporcional al campo eléctrico. Al comparar los valores de la energía media de electrones, esta es mayor cuando el sustrato está presente debido mayormente a que los electrones ganan gran energía por absorción de fonones óptico superficiales, dentro del rango de energía estudiado. Esto refuerza la importancia del sustrato como fuente de degradación de las propiedades eléctricas del grafeno.