Two-fluid models in solid state plasmas

Desenvolvemos um modelo hidrodinâmico para o escoamento de quasi-partículas em grafeno bicamada no ponto de neutralidade, o qual implementamos numericamente acoplando a equação de Poisson. A partir do modelo teórico, caracterizamos a instabilidade de duas correntes eletrão-buraco quanto ao efeito da temperatura, velocidade inicial de deriva, campo magnético e colisões.

Comprovamos a existência de um limiar de velocidade de deriva para criar instabilidades da ordem da velocidade térmica e uma velocidade de pico, após a qual a taxa de crescimento máxima satura. Neste estágio, o vetor de onda mais instável adquire uma componente perpendicular à velocidade inicial. Tanto a contribuição de um campo magnético externo como das colisões diminuem a taxa de crescimento, mas, sob parâmetros típicos, o seu papel só se torna aparente para modos de comprimento de onda muito longos.

Confirma-se a possibilidade de relaxar a corrente somente através de mecanismos eletrostáticos no limite isotérmico, dando origem a uma condutividade longitudinal DC bem definida ∝T³/². Incluindo o espalhamento, dois regimes de transporte distintos, dominados respectivamente por processos eletrostáticos e colisões, são delimitados pela temperatura e pelo campo elétrico. A mesma análise da condutividade Hall revelou que as diferenças relativas ao regime linear não são tão marcantes.

Finalmente, a inclusão do efeito do aquecimento Joule inibe o estabelecimento de um regime de saturação excluindo o espalhamento, e a adição desses termos, juntamente com a dissipação de calor pelos fonões para contrabalançar a potência dissipada por efeito de Joule, resulta num comportamento significativamente diferente da condutividade com a temperature