任晓霞，贺长安，查小婷，周恩民，郑瑞伦



石墨烯声子平均自由程随温度变化规律研究

任晓霞，贺长安，查小婷，周恩民，郑瑞伦

（重庆文理学院 电子电气工程学院，重庆 402160）

考虑原子的短程相互作用和原子的非简谐振动，推导出石墨烯的声子平均自由程随温度变化的关系式，探讨了非简谐振动对它们的影响。结果表明：石墨烯的声子平均自由程随温度升高而非线性减小，温度低于20 K时，自由程随温度升高而急剧减小；温度高于300 K时，自由程随温度升高而减小的速度逐渐减慢；声子平均自由程随温度的变化率d/d均为负值，且随着温度升高而减小。在极低温条件下（<20 K），自由程的温度变化率随温度升高而变化很大，此后，变化速度逐渐减慢；与简谐近似的值相比，非简谐项引起的声子平均自由程及其变化率的差值均随温度升高而增大。

石墨烯；德拜温度；声子平均自由程；非简谐效应；原子短程作用；温度变化率

石墨烯由于具有优良的导电、导热等性能，在光电子器件、半导体器件等方面具有广泛的应用前景。国内外学者已对它的制备、性质和吸附特点等进行了不少研究，但研究较多的是电学性质方面，而对它的热力学性质研究较少，至于它的非简谐特征则才开始研究。对于非简谐特征明显而有重要应用价值的热膨胀现象，文献[1]用实验对其进行了研究，文献[2-6]采用不同的方法或理论对实验结果给予解释，其结果不仅都有不同程度的误差，而且只给出一个常量值，不能反映热膨胀系数随温度变化的规律。对另一个具有明显非简谐特征而有重要应用价值的弹性模量，文献[7]通过对杨氏模量进行计算，推知弹性模量与温度有关，但未给出随温度变化的具体变化关系。……