Ballistic (precessional) contribution to the conventional magnetic switching
我们考虑一个具有易磁化轴各向异性能量的磁矩，通过沿该轴施加的外场来切换。垂直于轴施加额外的小的、与时间无关的偏置场。研究发现，磁体的开关时间是磁场从“上”扫到“下”的速率的非单调函数。开关时间在特定的最佳扫描时间处呈现最小值。这种不寻常的行为是由混合物的弹道（旋进）旋转的时刻所造成的垂直偏置场在一个可变的开关场的存在下。我们推导出的最佳开关时间的解析表达式，并为整个依赖的开关时间上的字段扫描时间。最佳场扫描时间的存在对磁存储器件的优化具有重要意义。
2011-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic versus diffusive magnetoresistance of a magnetic point contact
发展了两铁磁体间纳米尺度点接触的准经典理论。在PC中的最大可用的磁阻值计算弹道与扩散运输通过接触的区域。在弹道制度的磁电阻超过几百个磁电阻的铁族铁磁体获得。讨论了在PC中实现如此大的磁电阻效应的必要条件和Garcia等人的实验结果
2002-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analytic treatment of the precessional (ballistic) contribution to the conventional magnetic switching
我们考虑了具有易磁化轴各向异性的磁矩在外部磁场的影响下从“向上”方向到“向下”方向的切换。驱动场平行于易轴施加，并且从正值到负值连续扫描。此外，存在一个小的恒定垂直偏置场。它示出，而驱动场开关的时刻在一个传统的方式，垂直场创建一个混合物的进动（弹道）切换，加快切换过程。岁差的贡献产生了一个非单调依赖的开关时间上的字段扫描时间在一个特定的扫描时间值的最小值。我们推导出的最佳点的解析表达式，并为整个依赖的开关时间上的字段扫描时间。我们的近似是有效的，在一个广泛的参数范围内，可以用来设计和优化的磁存储器件。
2011-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized electron transport in ferromagnet/semiconductor heterostructures: Unification of ballistic and diffusive transport
基于半导体结构中弹道输运和扩散输运的统一半经典描述，发展了铁磁/半导体异质结构中自旋极化电子输运理论。目的是为研究自旋电子器件中自旋弛豫和输运机制的相互作用提供一个框架。在（非简并）半导体内部传输的统一描述中，一个关键要素是由电子组成的热弹道电流，这些电子在由内部和外部静电势产生的电场中弹道运动，并在随机分布的平衡点处被热化。在统一的描述中的弹道组件引起的不连续性的化学势在半导体的边界，这是有关的Sharvin界面电导。通过允许自旋弛豫发生在平衡点之间的弹道运动期间，热弹道自旋极化电流和密度根据自旋输运函数构造。这个函数的积分方程推导出任意值的动量和自旋弛豫长度。对于均匀半导体中的场驱动输运，积分方程可以转换为二阶微分方程，其推广了标准的自旋漂移扩散方程。铁磁/半导体异质结构中的自旋极化是通过调用当前自旋极化的连续性和匹配界面铁磁侧的自旋分辨化学势来获得的。允许自旋选择性界面电阻。例子被认为是说明传输机制和电场的影响。
2005-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Crossover of ballistic, hydrodynamic, and diffusive phonon transport in suspended graphene
流体动力学声子输运最近被预测为石墨材料中声子输运的重要机制。过去的许多研究都集中在流体力学声子输运的情况下，流体力学制度占主导地位的其他制度，这样的流体力学功能可以清楚地观察到。然而，这通常需要严格的温度和样品尺寸条件。在许多情况下，一个单一的制度并不占主导地位的其他制度，但所有三个制度-弹道，流体动力学和扩散制度-在某种程度上存在。在这里，我们评估三个制度的程度，通过比较动量破坏率由三种不同的机制，其中每一个代表一个不同的制度：扩散边界散射没有内部声子散射（弹道制度），扩散边界散射结合正常散射（流体动力学制度），和umklapp散射（扩散制度）。我们解决了Peierls-Boltzmann方程与从头算全散射矩阵使用偏差蒙特卡罗方法。我们分别对弹道和散射粒子的分布函数进行采样，从而比较三种不同机制的动量破坏率。使用这个框架，我们讨论了一个著名的现象，弹道流体动力学交叉，称为声子努森最小值。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generalized Drude model: Unification of ballistic and diffusive electron transport
对于平行平面半导体结构中的电子输运，发展了一个模型，该模型将弹道输运和扩散输运统一起来，从而推广了Drude模型。统一模型适用于任意大小的平均自由程和任意形状的导带边缘轮廓。通用公式得到的电流-电压特性在非简并的情况下，在简并的情况下，零偏压电导，它描述了在一个透明的方式弹道和扩散运输的相互作用。采用半经典方法，但量子校正允许隧道。考虑了多晶或微晶半导体中晶粒尺寸与平均自由程相当或小于平均自由程的晶粒链的例子，发现统一模型的结果与弹道电子发射模型和漂移扩散模型的结果有很大的偏差。但有人认为，其结果不应与完全三维处理的结果有实质性差异。
2001-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of ballistic and diffusive transport in the time-dependent Kerr-response of magnetic materials
本文通过模拟与复磁光Kerr效应实验，揭示了扩散与弹道输运在40nm Nickel薄膜超快磁化动力学中的不同Kerr椭圆率特征，证实弹道输运的影响可忽略不计。
2024-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport in Graphene: Ballistic or Diffusive?
我们研究了无序和原始石墨烯器件中的电子输运。Fano散粒噪声是评估介观器件中电子传输机制的标准度量，已显示在弹道和扩散石墨烯器件中产生几乎相同的幅度（$\approx 1/3$），因此适用性有限。我们考虑一个双端几何形状的石墨烯片接触窄金属引线。我们建议，依赖的电导的位置上的一个引线，电导的配置文件，可以让我们深入了解的电荷流，这反过来又可以用来分析的运输机制。此外，我们模拟扫描探针显微镜（SPM）测量相同的设备，它可以可视化的设备内的电荷流，从而补充运输计算。从我们的模拟中，我们发现电导分布和SPM测量都是评估区分弹道和扩散石墨烯系统的传输机制的极好工具。
2013-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
AC thermal conductivity as a tool for solution mapping from diffusive to ballistic regime
本文提出利用交流热导率将玻尔兹曼输运方程转化为扩散方程形式，从而把扩散方程解析解映射到非扩散声子输运，并将3ω方法推广至准弹道区域以解决测量不一致问题。
2024-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Analysis of nonlocal phonon thermal conductivity simulations showing the ballistic to diffusive crossover
模拟（例如，Zhou等人，Phys.Rev.B79，115201（2009））显示了弹道/扩散交叉的非局部效应。局部温度具有不包含在局部傅立叶定律$\vec{j}(\vec{r})=-κ\vec{\nabla}T(\vec{r})$中的非线性空间变化。热流$\vec{j}(\vec{r})$不仅取决于局部温度梯度$\vec{\nabla}T(\vec{r})$，还取决于声子平均自由程内的点$\vec{r}^{ \ \prime}$的温度，声子平均自由程可以是微米长。本文利用非局域形式的Peierls-Boltzmann输运理论分析了$ΔT(\vec{r})$的空间变化。使用弛豫时间近似（RTA），因为完全解是非常具有挑战性的。提出了改进的外推法来获得体热导率$κ$。Callaway发明了一种修正RTA的近似方法，用于修正N（normal，而不是Umklapp）非谐碰撞的$\vec{q}$（声子波矢或晶体动量）守恒。该方法推广到非定域情形，其中$κ(\vec{k})$依赖于当前$\vec{j}(\vec{k})$的波矢和温度梯度$i\vec{k}ΔT(\vec{k})$。
2018-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Crossover between ballistic and diffusive regime of the spin-conductance and CPP-GMR in magnetic multilayered nanostructures
分析了垂直于平面电流（CPP）巨磁电阻（GMR）中无序与能带结构的相互作用。我们考虑有限的磁性多层膜连接到纯晶体铅，描述了一个紧束缚的简单立方两带模型（s-d）。几种模型的障碍被认为是，包括随机现场电位，晶格畸变，杂质，空位，和横截面的波动。磁输运性质的计算在零温度零偏置的限制，在Landauer-Buttiker形式主义。使用一个非常有效的数值散射技术，我们能够进行模拟，在大的长度尺度，并调查自旋运输的弹道，扩散和本地化制度，以及它们之间的交叉。无序诱导的平均自由程减少和无序诱导的自旋不对称性增强的电导之间的竞争突出了几个不同的制度的巨磁电阻。
1999-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal Spin Dynamics in the Crossover from Diffusive to Ballistic Transport
改进的制造技术使得超净石墨烯器件中的弹道输运和前所未有的自旋操纵成为可能。石墨烯中的自旋输运通常在非局域自旋阀中进行探测，并使用自旋扩散理论进行分析，但当电荷输运变成弹道或自旋扩散长度异常长时，该理论不一定适用。在这里，我们通过对石墨烯非局域自旋阀进行量子模拟来研究这些机制。我们发现，传统的自旋扩散理论未能捕捉到弹道制度的交叉，以及长的自旋扩散长度的限制。我们表明，后者可以描述目前的理论框架的扩展。最后，通过覆盖整个自旋动力学范围，我们的研究开辟了一个新的视角来预测和审查石墨烯和其他二维材料基超净器件中的自旋输运。
2020-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Green's function method for phonon-phonon interaction and ballistic-diffusive thermal transport
利用动量空间中的非平衡格林函数（NEGF）公式，系统地研究了有限温度下声子-声子相互作用。在准粒子近似下，由延迟自能得到声子频移和声子寿命。最低阶NEGF提供与费米黄金法则相同的声子寿命。热导率由具有唯象传递函数的Landauer公式预测。我们的方法的主要优点是，它涵盖了弹道和扩散的限制和热导不同的系统尺寸可以很容易地得到一旦模式依赖的声子平均自由程计算NEGF。作为例子，我们将该方法应用于两个一维原子链模型（FPU-β模型和B_2^4模型），并在此基础上引入了一个附加的谐振子在位势.将所得热导率与准经典分子动力学方法的结果进行了比较。在FPU-β模型中引入了调和在位势，消除了导热系数的发散。
2008-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging the diffusive-to-ballistic crossover of magnetotransport in graphene
利用扫描隧道电位测量成像石墨烯中磁输运行为，揭示随磁场增强载流子从扩散到弹道输运的转变，并阐明高场下电位急剧变化源于载流子螺旋图运动导致的霍尔场局域增强。
2024-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic to diffusive crossover of heat flow in graphene ribbons
纳米材料中的热流是一个重要的研究领域，具有基础和技术意义。然而，很少有人知道在二维（2D）设备或互连的尺寸相当于声子平均自由程（MFP）的热流。在这里，我们发现短的四分之一微米的石墨烯样品在室温下达到了弹道热导极限的35%，这是由衬底支撑的石墨烯中相对较大的声子mfp（~100 nm）实现的。相比之下，将类似的样品图案化成纳米带（GNRs）导致由带宽度和边缘无序控制的扩散热流状态。在边缘控制状态下，GNR热导率随宽度的变化近似为~W^{1.8+/-0.3}，在室温下，在65 nm宽的GNR中约为100 W/m/K。在声子mfp的尺度上操纵器件尺寸可以用来实现对它们的载热性质的完全控制，接近基本上有限的上限或下限。
2013-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental demonstration of a generalized Fourier's Law for non-diffusive thermal transport
声子在其平均自由程尺度上的热传导是基础科学和热管理技术的一个重要课题。虽然傅立叶定律的失败超出了扩散制度是很好理解的，存在争议的适当的物理描述的热传输的弹道扩散交叉。在这里，我们推导出一个广义傅立叶定律，链接的热通量和温度场，有效的弹道扩散制度和一般的几何形状，使用Peierls-Boltzmann输运方程内的弛豫时间近似。广义傅立叶定律预测，热导率不仅成为非本地的长度尺度小于声子平均自由程，但也需要列入一个不均匀的非本地源项，以前被忽略了。我们证明了这种广义傅立叶定律的有效性，通过直接比较与时域热反射（TDTR）测量在非扩散制度，没有可调参数。此外，我们表明，解释实验数据没有这种广义傅立叶定律导致不准确的测量热输运性质。
2019-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Coexisting Ballistic and Diffusive Heat Transport in Micrometer-Long Molecular Junctions
Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), CSIC（马德里材料科学研究所）；Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理理论系）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心）
研究揭示了在微米级分子结中，热传导既存在球形传输也存在扩散传输的现象，通过原子级模拟发现热传导不收敛，且在长程尺度下呈现L^(1/3)的发散行为，揭示了低频声子的非热化机制。
2026-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Size Dependence and Ballistic Limits of Thermal Transport in Anisotropic Layered Two-Dimensional Materials
层状材料由于其强的面内共价键和弱的面外范德华相互作用而具有不常见的各向异性热性能。在这里，我们研究热流在石墨烯（石墨），h-BN，二硫化钼，WS 2单层和散装薄膜，从扩散到弹道极限。我们确定的弹道热导限制（Gball）的平面内和平面外，基于全声子色散从第一性原理计算。整体声子平均自由程（λ）用Gball和扩散热导率表示，如果使用声子群速度的适当平均，则与动力学理论一致。我们获得了与可用实验一致的尺寸依赖的热导率k（L），并且发现对于样品尺寸L > 16λ，k（L）仅收敛于>90%的扩散热导率，其范围从MoS 2交叉平面的~140 nm到悬浮石墨烯平面内的~10 um。这些结果提供了一个更深入的理解微观热传输，揭示了设备规模低于热尺寸效应应考虑一般比以前认为的要大。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental evidence of dominant ultrafast diffusive energy transport by hot electrons in Cu
MAX IV Laboratory, Lund University（卢恩大学马克四实验室）；Department of Physics, Lund University（卢恩大学物理系）；LINXS Institute of advanced Neutron and X-ray Science（LINXS先进中子与X射线科学研究所）
该研究通过实验确定Cu层中热电子主导的超快扩散能量传输机制，并揭示其与层厚的关系。
2025-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Diffusive and Ballistic Transport in Ultra-thin InSb Nanowire Devices Using a Few-layer-Graphene-AlOx Gate
本研究制备超薄InSb纳米线并提出少层石墨烯结合ALD生长AlOx的新型栅控方案，通过低温输运测量观测到电导平台与法布里-珀罗干涉，证实少量子模式下的相位相干输运，为减轻半导体量子器件的无序影响提供了新途径。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two Problems in Spin-Dependent Transport in Metallic Magnetic Multilayers
在垂直于层几何结构的平面的电流中的磁性多层膜的输运性质由层的本体中的扩散散射以及跨界面的扩散散射和弹道散射来定义。由于金属中的屏蔽长度较短，当在每层中求解宏观输运方程（玻尔兹曼方程或扩散方程）时，多层的逐层处理是可能的，同时通过边界条件考虑界面散射的细节。嵌入的弹道和扩散界面散射的扩散散射在大部分的层的框架是统一的想法背后的问题，在这项工作中解决的问题：在多层结构中找到的界面电阻的问题和电流感应磁化切换的问题。
2004-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved ultrafast precessional magnetization reversal
提出了微结构中准弹道旋进磁开关的空间分辨测量方法。交叉电流线允许由重合的纵向和横向磁场脉冲引起的进动开关的详细研究。虽然响应最初在空间上是均匀的，但会发生失相，导致不均匀性和瞬态退磁。尽管有一种新的方法来抑制端域的剩磁，这种不均匀性。结果对磁性装置中弹道岁差切换的可靠性具有影响。
2002-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
