碳基材料中的热电子表现出有趣的弹道输运行为，用于设计高性能单电子晶体管。然而，过多填充的光学声子可能会减缓这种热电子冷却回平衡态的速度，从而限制它们的弹道输运。因此，彻底理解热电子和光学声子之间的耦合是至关重要的。在这里，通过改变支撑衬底上多层石墨烯膜的厚度，我们研究了光诱导热电子通过与光学、表面和声学声子耦合的能量弛豫的竞争路径。τ₂值的差异表明厚度在光学声子布居中起着重要的作用。对于厚度小于3nm的多层石墨烯薄膜，超碰撞模型描述了热电子冷却动力学，该动力学受到来自支撑衬底的表面声子的强烈影响。当多层石墨烯膜厚度从3增加到20 nm时，光学声子的积累导致热光学声子效应，导致热电子冷却的瓶颈。随着多层石墨烯薄膜厚度从20纳米进一步增加到40纳米，热电子和声学声子之间的直接耦合开始占主导地位。多层石墨烯薄膜内层处的界面的表面状态有助于作为附加冷却通道的这种直接耦合。对热电子能量弛豫路径的定量理解为设计高性能单电子晶体管提供了见解。