Anisotropic Approach for Simulating Electron Transport in Layered Materials: Computational and Experimental Study of Highly Oriented Pyrolitic Graphite
Anisotropic Approach for Simulating Electron Transport in Layered Materials: Computational and Experimental Study of Highly Oriented Pyrolitic Graphite
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模拟层状材料中电子传输的各向异性方法：高取向热解石墨的计算和实验研究
DOI：
10.1021/acs.jpcc.8b02256
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Azzolini M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Azzolini M
在这项工作中，我们提出了一个理论和计算模型，用于在电荷输运的蒙特卡罗模拟中考虑高取向火石石墨（HOPG）的各向异性结构。特别是，介质特性，如非弹性平均自由程和能量损失，通过线性组合这些观测值沿两个主要正交方向（沿层平面和垂直于层平面）的贡献来处理。能量损失由系统沿这两个垂直方向的介电函数的从头计算得出。利用各向异性方法得到的蒙特卡罗模拟能谱与获得的反射电子能量损失和二次电子能谱实验数据进行了比较，结果表明两者吻合较好。这些发现验证了在层状材料中电子传递模拟中考虑适当加权的面间和面内相互作用的重要性。
In this work, we propose a theoretical and computational model for taking into account the anisotropic structure of highly oriented pyrolitic graphite (HOPG) in the Monte Carlo simulations of charge transport. In particular, the dielectric characteristics, such as the inelastic mean free path and energy losses, are treated by linearly combining the contributions to these observables along the two main orthogonal directions identifying the layered crystalline structure of HOPG (along the layer plane and perpendicular to it). Energy losses are evaluated from ab initio calculations of the dielectric function of the system along these two perpendicular directions. Monte Carlo simulated spectra, obtained with our anisotropic approach, are compared with acquired experimental data of reflection electron energy loss and secondary electron spectra, showing a good agreement. These findings validate the idea of the importance of considering properly weighted interplanar and intraplanar interactions in the simulation of electron transport in layered materials.
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