Temperature dependence of the anharmonic decay of optical phonons in carbon nanotubes and graphite
我们报道了单壁碳纳米管和石墨中带心（G模）光学声子的非谐衰减率随温度的变化关系。测量使用飞秒激光脉冲的泵浦-探测拉曼散射方案。对于纳米管，在6 K-700 K的温度范围内测量，我们观察到低于室温的衰减率的温度依赖性很小。在300 K以上，衰减速率从0.8增加到1.7 ps-1。在300 K-700 K温度范围内，石墨的衰变率为0.5 - 0.8 ps-1。我们比较了在碳纳米管和石墨中观察到的行为，并讨论了我们的结果在这两个系统中的光学声子的非谐衰减机制的影响。
2011-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Non-thermal hot electrons ultrafastly generating hot optical phonons in graphite
用时间分辨光电子能谱研究了石墨的超快动力学过程。我们观察到的光谱特征的直接光激发，非热电子分布，和恢复动力学发生两个时间尺度具有不同的泵浦功率依赖性。此外，我们发现费米能级附近的光谱强度的异常增加，我们归因于光谱展宽由于耦合光学声子在瞬态。耦合光学声子的指纹发生在电子温度仍然无法定义的时间区域。这意味着，有一个机制的超快和有效的声子产生超出了双温度模型。
2011-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic Phonons and Anomalous Thermal Expansion of Graphite
利用晶格动力学从头计算和声子的非谐性研究了石墨的各向异性热膨胀，结果表明，在600 K以下，石墨在a-b平面内呈现负的热膨胀，而在高温下，石墨在c轴上呈现很大的正的热膨胀，这是由于沿c轴极化的各种声子引起的.虽然NTE是由横向声子在高达60 meV的宽能量范围内的非谐性引起的，但沿c轴的大的正膨胀主要是由于16 meV左右的纵向光学声子模式和沿c轴的大的线性压缩性。石墨中巨大的各向异性键是导致沿c轴极化的横向和纵向声子模的能量范围存在很大差异的原因，这是导致反常热膨胀行为的原因。这种行为与其他几乎各向同性的六边形结构如水冰形成对比，水冰在小的温度范围内显示出异常的热膨胀，这是由声子的窄能量范围引起的。
2020-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Polarization and driving force analysis of coherent optical shear phonons in graphite
本研究利用超快电子衍射和受驱振子模型，揭示飞秒激光激发石墨层间剪切声子的偏振方向及其37(30) fs驱动力寿命。
2025-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Beyond double-resonant Raman scattering: UV Raman spectroscopy on graphene, graphite and carbon nanotubes
我们提出了深紫外拉曼测量石墨，石墨烯和碳纳米管的分析。对于高于布里渊区$M$点（$\approx 4.7\,\text{eV}$）强光吸收峰的激发能，我们部分抑制了双共振散射过程，观察到了碳纳米材料的双声子态密度.所测量的峰被分配到从LO，TO和LA声子分支的贡献，支持声子色散的计算。此外，我们获得了石墨中红外活性$E_{1u}$模式。通过降低激发能，从而允许双共振散射过程中，我们证明了\textit{2D}模式在石墨与超短声子波矢的上升。
2015-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Temperature evolution of infrared- and Raman-active phonons in graphite
我们进行了比较实验和理论研究的温度依赖性高达700 K的石墨E1 u和E2 g光学声子（~1590和1580 cm-1）的红外光谱（IR）和拉曼光谱。尽管它们具有相似的特性，但这两种模式的温度依赖性是完全不同的，例如，红外激活的E1 u模的频移几乎是拉曼激活的E2 g模的频移的两倍。的非谐性质的从头计算是在显着的协议与测量和解释所观察到的行为。
2012-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved Raman Spectroscopy of Optical Phonons in Graphite: Phonon Anharmonic Coupling and Anomalous Stiffening
利用时间分辨拉曼光谱研究了石墨中光学声子的非谐耦合和电子-声子相互作用。从超快激发后G模瞬态反斯托克斯散射的衰减，我们测量了带心光学声子的寿命为2.2+/-0.1ps。我们还观察到一个瞬态硬化的G-模式声子，一个效果归因于高电子温度的电子-声子耦合的减少。
2009-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Angle-resolved polarized Raman spectroscopy for distinguishing stage-I graphite intercalation compounds with Thorium, Uranium and Plutonium
石墨层间化合物（GIC）具有几何各向异性和强的电子-声子耦合，在纳米器件中显示出巨大的应用潜力。在锕系元素中选取了具有代表性的三种价电子排列的元素：钍（Th）（[Rn] 6d27 s2）、铀（U）（[Rn] 5 f36 d17 s2）、钚（Pu）（[Rn] 5 f67 s2）。计算了它们的声子谱，并利用角分辨偏振拉曼光谱对锕系石墨层间化合物层间化合物的微观结构进行了鉴定。
2022-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Low-Temperature Heat Capacity and Phonon Dynamics in Expanded Graphite and EG--MWCNTs Composites
研究测量了膨胀石墨及EG-MWCNTs复合材料的低温热容，发现其由二次色散面外弯曲声子主导，缺陷和MWCNT集成通过影响声子动力学改变了材料热容特性。
2025-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Time-Resolved Phonon Dispersions of Thermally Excited Graphite at the Nanoscale
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）
本研究结合动量分辨振动EELS与脉冲激光加热、同步门控电子探测，实现纳米尺度下石墨热激发的时间分辨声子色散测量，揭示温度对声子支的影响，为相关动力学探测提供新途径。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Electron-Phonon Decoupling in Graphite
我们报道了石墨与光致非平衡电子空穴等离子体相互作用的47.4THz相干声子的超快动力学。与传统材料不同，在光激发时，石墨的声子频率上移，并在几皮秒内弛豫到稳定值。我们的第一性原理密度泛函计算表明，声子硬化源于光诱导去耦的非绝热电子-声子相互作用，通过创建非平衡电子-空穴等离子体。时间分辨振动光谱为研究超快非平衡电子动力学提供了一个窗口。
2007-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Coherent and incoherent electron-phonon coupling in graphite observed with radio-frequency compressed ultrafast electron diffraction
利用射频压缩超快电子衍射技术，从晶格自由度的角度直接研究了1.55 eV（800 nm）脉冲电子激发与光学和声学声子模的相干和非相干耦合.观察到由于电子系统弛豫成非相干声子而导致的衍射强度的双指数抑制，其中250 fs的快速贡献主要由在$Γ$ -点（$Γ-E_{2g2}$）处耦合到$E_{2g2}$光学声子模式和在$K$ -点（$K-A_1^{'}$）处耦合到$A_1^{'}$光学声子模式。这两种模式在布里渊区的这些点有科恩异常。结果是一个独特的非平衡态，其中电子子系统处于热平衡，在光激发后500 fs内只有非常小的晶格自由度子集。这种状态通过进一步的电子-声子和声子-声子路径在6 ps的时间尺度上弛豫。此外，电子激发导致在石墨中的面内和面外相干晶格响应，其特征我们能够基于飞秒电子衍射数据中的光斑位置和强度调制来完全确定。平面内运动具体地是石墨烯平面的$Γ$点剪切模式，其具有大约0.06 μ m的振幅，并且平面外运动是膜的声学呼吸模式响应。
2014-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Observation of magneto-phonon resonance of Dirac fermions in graphite
在石墨中观察到狄拉克费米子磁激子与光学声子的相干耦合，这两个耦合模的分裂与磁场有关，并且具有反交叉行为。尖锐的磁-声子共振发生在石墨样品的区域中，该区域具有优良的单层石墨烯的性质，具有增强的狄拉克费米子寿命。大大减少的载流子展宽到低于石墨烯电子-声子耦合常数的值解释了尖锐共振的出现，揭示了狄拉克费米子的基本相互作用。
2010-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transient Hydrodynamic Lattice Cooling by Picosecond Laser Irradiation of Graphite
最近的理论和实验表明，在异常高温下石墨中的流体动力学声子输运特性。在这里，我们报告了皮秒泵浦探测热反射测量热脉冲在石墨中的传播。测量结果表明，在80 ~ 120 K温度范围内，直径为15 $μ$ m的环形泵浦光束在绝热中心附近存在瞬态晶格冷却。虽然这种晶格冷却还没有报道在最近的衍射测量石墨中的第二个声音，这里的观察是一致的流体动力学声子输运理论和之前的热脉冲测量散装氟化钠中的第二个声音。
2021-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted indirect transitions in angle-resolved photoemission spectra of graphite and graphene
利用角分辨光电子能谱（ARPES）研究了不同入射光子能量和偏振态下石墨烯和石墨中电子的间接跃迁。石墨烯和石墨的间接跃迁的理论计算与高取向热解石墨和石墨单晶的实验测量进行了比较。石墨的横向光学（TO）和面外纵向声学（ZA）声子模式以及石墨烯的TO声子模式的色散关系可以从非弹性ARPES强度提取。我们发现，在石墨和石墨烯的ARPES谱中，通过使用约11.1 eV的光子能量，可以观察到布里渊区中沿$Γ$ - $K$和$K$ - $M$ - $K'$方向的$k$点的TO声子模。在ARPES过程中，这种情况下的相关机制是共振间接跃迁。另一方面，石墨的ZA声子模式可以通过使用约6.3eV的光子能量通过非共振间接跃迁观察到，而石墨烯的ZA声子模式在相同的机制内不应该被观察到。
2016-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High resolution angle resolved photoemission studies on quasi-particle dynamics in graphite
利用高分辨角分辨光电子能谱学（ARPES）获得了石墨H点的光谱函数。在H点附近的光谱函数的提取的宽度（光空穴寿命的倒数）近似地与从费米能量附近的线性增加的态密度（DOS）所预期的能量成比例。我们的电子-声子耦合理论考虑了费米能级附近的特殊电子态密度，很好地解释了这一点。我们还从实验和理论上研究了峰宽随温度的变化关系。电子-声子耦合参数的上限为~0.23，与先前在K点报道的值几乎相同。对温度相关的ARPES数据的分析表明，石墨的声子模能量比125 K高得多，这是电子-声子耦合的主要能量标度。
2009-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Hydrodynamic Heat Conduction and Knudsen Minimum in Graphite
在流体力学领域，声子在温度梯度下以非零的集体速度漂移，这让人想起粘性气体和流体流动。流体动力学声子输运的研究已经跨越了半个多世纪，但主要限于低温（~1 K）和最近的低维材料。在这里，我们确定石墨作为一种三维材料，支持声子流体力学在显着更高的温度（~100 K）的基础上第一性原理计算。特别是，通过求解玻兹曼方程的声子输运在石墨带，我们预测声子Poilluille流和努森极小值可以在液氮温度以上的实验观察。此外，我们揭示了这些有趣的现象的微观起源方面的有效边界散射率动量守恒声子-声子散射过程和声子的集体运动的依赖。石墨中声子输运的显著流体动力学性质归因于其强的层内sp2杂化键和弱的范德华层间相互作用。作为一种边界敏感的输运机制，声子流体力学为热管理和能量转换开辟了新的可能性。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature Dependent Mean Free Path Spectra of Thermal Phonons Along the c-axis of Graphite
由于石墨具有极大的热各向异性，人们对石墨的热传导研究已有几十年的历史。虽然沿面内和跨面方向的体热导率是众所周知的，但人们对负责热传导的热声子的微观特性知之甚少。特别是，最近的实验和计算工作表明，沿c轴的平均声子平均自由程（MFP）是相当大的比由动力学理论估计，但MFP的分布仍然未知。在这里，我们报告的第一个定量测量的c-轴声子MFP光谱在石墨在各种温度下使用时域热反射测量的石墨薄片与可变厚度。我们的研究结果表明，c-轴声子MFP在室温下有几百纳米的值和一个更窄的分布比在各向同性晶体。在低温下，声子散射主要由分离不同旋转取向的结晶区域的晶界决定。我们的研究提供了重要的新的见解热输运和声子散射机制在石墨和其他各向异性范德华固体。
2015-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction in Graphite Intercalation Compounds
出于最近发现的超导电性在钙和镱插层石墨（CaC $_{6}$和YbC $_{6}$），并从正在进行的辩论的性质和作用的层间状态在这类化合物，在这项工作中，我们严格研究的电子-声子性质的一个简单的模型的基础上原始石墨。我们发现，这个模型捕捉到的石墨层间化合物（GIC）的电子-声子性质的一个基本特征，即，存在一个强大的休眠层间和$π^{\ast}$电子之间的电子-声子相互作用，为此，我们提供了一个简单的几何解释的NMTO Wannier函数。我们的研究结果纠正了过度简化的观点，即近自由电子态不能与周围的晶格相互作用，并解释了石墨层间化合物的层间带的填充和超导电性的发生之间的经验相关性。
2007-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
The phonon dispersion of graphite revisited
我们回顾了石墨声子色散关系的计算和测量。采用密度泛函理论的第一性原理计算与实验数据基本一致，因为动力学矩阵的长程特性得到了适当的考虑。平面波基的计算结果表明，对于面内光学模，广义梯度近似（GGA）比局域密度近似（LDA）的计算结果低2%，与实验结果吻合得更好.动力学矩阵的长程特性限制了力常数方法的有效性，这些方法只考虑与少数相邻原子的相互作用。然而，通过拟合力常数的从头算色散关系，我们表明，流行的第四近邻力常数的方法产生一个很好的适合低频模式和适度良好的拟合（最大偏差为6%）的高频模式。此外，如果考虑次近邻相互作用的非对角力常数，则可以再现高频色散的所有定性特征，最大偏差减小到4%。我们提出的新参数作为一个可靠的基础，在石墨纳米结构，特别是碳纳米管的声子的经验模型计算。
2004-04-27 cond-mat.mtrl-sci
High-accuracy first-principles determination of the structural, vibrational and thermodynamical properties of diamond, graphite, and derivatives
在GGA-PBE水平上，结合密度泛函理论（DFT）的总能量计算和密度泛函微扰理论（DFPT）的晶格动力学，计算了金刚石、石墨和层状衍生物（石墨烯、菱面体石墨）的结构、动力学和化学性质.总体而言，非常好的协议被发现的结构特性和声子分散体，与石墨和相关的弹性常数和声子分散体的C/A比的例外。一旦选择实验c/a进行计算，C_33弹性常数和γ-A声子色散都与现有数据接近一致。通过准谐近似计算了材料的热膨胀、弹性模量和比热随温度的变化关系。石墨显示出独特的面内负热膨胀系数，在室温附近达到最小值，与实验非常吻合。石墨烯中的热收缩被发现是三倍大;在这两种情况下，ZA声学模式被证明是收缩的原因，直接体现了Lifshitz在50多年前预测的膜效应。
2004-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Magnetophonon resonance in graphite: High-field Raman measurements and electron-phonon coupling contributions
我们在高达45 T的磁场中对天然石墨进行拉曼散射实验，观察到由于带间电子激发而产生的一系列峰，其范围比以前报道的磁场范围宽得多。我们还探讨了石墨中通过磁声子共振的电子-声子耦合。拉曼G峰的位移和分裂作为磁场的函数，由于与K-和H-点朗道能级间激发的E2 g光学声子的磁调谐耦合。对所观察到的反交叉行为的分析使我们能够确定K点和H点载流子的电子-声子耦合。在最高场范围（>35 T），由于电子-声子相互作用的抑制，G峰变窄。
2012-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental Determination of Electron Transition Probabilities in Elementary Electron-Phonon Scattering Processes Using Electron-Energy-Loss Spectroscopy: The Example of Graphite
利用高分辨电子能量损失谱（HREELS）和甚低能电子衍射（VLEED）研究了石墨表面上基元电子-声子散射过程中的耦合常数。HREELS用于测量从真空中的入射电子到真空中的出射电子的电子跃迁概率的调制，其中跃迁包括固体内部的单声子散射过程。利用VLEED测量石墨的电子能带结构，确定了电子进入固体表面后与声子散射前后的电子态。因此，我们观察到，测量的电子跃迁几率显着依赖于电子是否在体布洛赫状态或消散状态之前散射的声子。这一结果清楚地表明，测量的电子跃迁几率反映了固体中耦合常数的强度。
2010-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Impact of the electron-electron correlation on phonon dispersions: failure of LDA and GGA functionals in graphene and graphite
我们使用各种从头算方法计算了石墨烯和石墨中选定声子模式的电子-声子耦合（EPC）。GW方法中包含的非局域交换相关效应使A $'_1$ { \bf K}模式的平方EPC相对于LDA和GGA近似中的密度泛函理论强重整化了近80 $%$。在GW中，A $'_1$ { \bf K}模式的声子斜率几乎是GGA和LDA中的两倍，与非弹性X射线散射和拉曼光谱的声子色散一致。混合B3 LYP泛函在{ \bf K}处高估EPC约30%。在Hartree-Fock近似下，石墨烯结构在{ \bf K}处的A $'_1$声子之后的畸变下显示不稳定性。
2008-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon hydrodynamics and ultrahigh-room-temperature thermal conductivity in thin graphite
碳的同素异形体，如金刚石和石墨烯，是最好的热导体。我们监测薄石墨的热导率的演变作为温度和厚度的函数，并发现高电导率，厚度和声子流体力学之间的密切联系。8.5微米厚的石墨在室温下的面内热导率为4300瓦/米-开尔文--这个值远高于金刚石，略高于同位素纯化的石墨烯。升温增强了在很宽的温度范围内的热扩散率，支持部分流体动力学声子流。我们观察到的热导率的增强与厚度的减小指向声子的面外动量和动量弛豫碰撞的分数之间的相关性。我们认为，这是由于极端的声子色散各向异性石墨。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Detection of acoustic phonons in carbon by Raman spectroscopy
Central European Institute of Technology, Brno University of Technology（中欧技术研究所，布尔诺理工大学）；Jilin Diamond Technology Research & Development（吉林钻石技术研发有限公司）
本研究通过拉曼光谱结合密度泛函理论计算，在石墨和金刚石中检测到声学声子，利用晶格非晶化和硼掺杂激活禁戒模式，并发现金刚石中类似石墨的无序，方法可推广至其他材料。
2026-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic properties of vibrational excitations in amorphous solids
了解非晶态固体的振动和热性质是凝聚态物理中讨论最多的问题之一。最近的工作已经取得了重大进展，了解谐波振动状态。特别是，它已被确定，准本地化的振动模式出现，除了声子类振动模式。在这项工作中，我们研究了这些振动模式的非谐性质。我们发现，振动模式表现出非谐性，诱导粒子重排，并导致过渡到不同的状态。这些非谐性与晶体中的非谐性不同，晶体中的粒子不会发生重排。值得注意的是，无论是声子模式还是准局域模式，振动模式都表现出很强的非谐性，诱导的粒子重排总是局域在空间中，并且由1到1000个粒子组成。我们的研究结果有助于了解低温热性能，其中非谐振动是至关重要的。
2019-11-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Suppression of anharmonicities in crystalline membranes by external strain
在实践中，物理膜由于其放置的环境而暴露于一定量的外部应变（拉伸或压缩）。结果，膜的声子模式的行为被修改。我们表明，在刚性的二维膜的非谐效应是高度抑制张力的应用下。为此，我们考虑了自洽屏蔽近似（SCSA）中弯曲模和伸缩模之间的非谐耦合，并将SCSA中得到的高度-高度关联函数与相应的谐波传播子进行了比较.弹性理论的结果进行比较原子蒙特卡罗模拟的石墨烯膜在张力下。我们发现，虽然需要相当高的应变值来避免软膜中的非谐性，但小于1%的应变场足以抑制刚性膜中的所有非谐效应，如石墨烯。
2011-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Raman Spectroscopy of magneto-phonon resonances in Graphene and Graphite
当朗道能级之间的能量间隔被连续调谐以跨越光学声子模式的能量时，磁-声子共振或MPR发生在半导体材料中。MPR已在体半导体、二维系统和量子点中被大量探索。近年来，人们对石墨烯中Dirac费米子磁激子的MPR相互作用产生了极大的兴趣，并在理论上提出和实验上观察到了偶宇称E2 g长波光学声子模的丰富的分裂和反交叉现象。已发现MPR关键地取决于石墨烯层中的无序。这一特性为研究原子层中无序和相互作用之间的相互作用创造了新的场所。我们在这里回顾MRP在石墨烯的基本原理和实验拉曼散射工程，导致这些现象在石墨烯和石墨的观察。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disparate exciton-phonon couplings for zone center and boundary phonons in solid-state graphite
用共振非弹性X射线散射（RIXS）谱研究了高取向热解石墨中激子-声子耦合。与~ 70 meV的能量分辨率，多个低能量激发耦合到声子可以清楚地解决在RIXS光谱。利用共振依赖性和RIXS截面的封闭形式，在不考虑声子模中间态混合的情况下，确定了无量纲耦合常数g为5和0.4，对应于区中心声子和边界声子的耦合强度分别为0.42 eV +/- 40 meV和0.21 eV +/- 30 meV.带边界声子的约化g值可能与其双共振性质有关。
2020-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Electronic excitations and electron-phonon coupling in bulk graphite through Raman scattering in high magnetic fields
我们利用偏振磁拉曼散射研究了石墨中的纯电子激发和电子-声子耦合。在4.2 K的温度和磁场高达28 T，我们观察$K$点电子激发涉及朗道带与$Δ|n|=0$和$Δ|n|=\pm2$，可以通过控制激发激光和散射光的角动量来选择。磁声子效应涉及$E_{2g}$光学声子和$K$点间朗道带电子激发与$Δ|n|=\pm1$内的模型，考虑到充分的$k_z$色散揭示和分析。这些极化分辨的结果解释的Slonczewski-Weiss-McClure（SWM）模型，直接允许量化的电子-空穴不对称性的框架。
2011-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A universal exponential factor in the dimensional crossover from graphene to graphite
公开了用于少层石墨烯（FLG）从二维石墨烯到三维石墨的维度交叉的通用指数因子$γ_{c}=π/2$。通过分析不同厚度FLG的不同性质的实验数据，发现了$γ_{c}$。为了进一步检验这个指数因子$γ_{c}$，对FLG中垂直声学模的声子谱进行了理论研究。有趣的是，相同的指数因子出现在声子模式的维度交叉。结果表明，在一级化学反应的传质过程中，指数因子$γ_{c}$与均相Helmholtz型摩尔方程有关。这一发现将为实验和理论工作者进一步研究FLG的厚度相关性质提供有价值的信息。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Novel Electron-Phonon Relaxation Pathway in Graphite Revealed by Time-Resolved Raman Scattering and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
光激发电子-空穴对的时间动力学对于许多技术，特别是太阳能电池是重要的。我们结合超快泵浦-探测拉曼散射和光电子能谱直接跟踪电子-空穴激发以及石墨中的G-声子在强激光脉冲激发后。已知该声子相对强地耦合到电子。互相关的有效电子和声子温度的地方新的约束基于模型的拟合。公认的双温度模型预测，G-声子人口应开始增加，尽快激发电子空穴对的创建和增加的速度不应该强烈依赖于泵注量。相反，我们发现，G-声子人口的增加发生延迟$\sim$ 65 fs。这种时间延迟也被证明是所谓的G声子的自泵浦的情况下。它随泵浦能量密度的增加而减小。我们发现，这些观察意味着一个新的弛豫路径：而不是热载流子直接转移能量到G-声子，能量首先转移到附近的带边界K-点的光学声子，然后通过声子-声子散射衰减到G-声子。我们的工作表明，声子-声子相互作用必须包括在任何计算的热载流子弛豫的光吸收剂，即使只考虑很短的时间尺度。
2016-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic properties from a generalized third order ab~initio approach: theory and applications to graphite and graphene
我们已经实现了一个通用的方法，基于密度泛函微扰理论中的2n+1定理，计算具有任意波矢的三个声子之间的非谐散射系数。用该方法研究了石墨和石墨烯单层和双层中的声子展宽。高能光分支的展宽是高度不均匀的，并呈现出一系列突然的台阶和尖峰。在有限温度下，石墨烯的两个线性色散声学分支TA和LA对于小波矢具有非零展宽。石墨和双层石墨烯中的加宽总体上非常类似于石墨烯，最显著的特征是准声学ZO'分支的加宽。最后，在单模弛豫时间近似下，我们研究了这三个系统的固有非谐贡献。我们发现的电导是在良好的协议与实验数据的面外方向，但低估它的一个因素2面内。
2013-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Path Integral Computation of Phonon Anharmonicity
本文用路径积分方法计算了受一组电子粒子路径扰动的振子的配分函数，该方法可以在任何温度下计算级数展开式中的相关累积量项。半经典的Su-Schrieffer-Heeger模型所特有的与时间相关的源电流在声子子系统上引起了较大的电子-声子非谐性。作为非谐性的主要特征，声子热容显示出一个峰，其温度位置强烈地随{ \it e-ph}耦合的强度而变化。高能振子对非谐扰动不太敏感。
2003-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Graphite intercalation compound KC$_8$ revisited: a key to graphene
孤立石墨烯层中的电子是无质量狄拉克费米子的二维气体。然而，在实际的器件中，电子特性会受到弹性形变、层间耦合和衬底相互作用的影响。在这里，我们解开掺杂石墨烯的电子结构，重新访问的阶段一石墨层间化合物KC $_8$使用角分辨光电子能谱和从头计算。一旦在$GW$水平上包括电子相关性，则完全实验色散与掺杂石墨烯的计算非常一致。这突出表明KC $_8$具有可忽略的层间耦合。因此，狄拉克费米子行为被保留，我们直接确定掺杂石墨烯的完整实验狄拉克锥。此外，我们证明，在KC $_8$的超导介导的电子-声子耦合到一个ITO声子，产生一个强烈的扭结在准粒子色散在166毫电子伏。这些结果对于理解石墨烯的独特电子性质和KC $_8$中的超导性都是关键。
2009-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of graphene flakes: Comparison with bulk graphite
在Klemens近似的框架下，提出了一个简单的石墨烯晶格热导率模型。通过对第一性原理得到的声子模进行平均，分别引入了纵、横声子支的Gruneisen参数。计算结果表明，石墨烯的Umklapp极限热导率随着石墨烯片线性尺寸的增大而增大，当石墨烯片尺寸为几微米量级时，其热导率可超过块状石墨的基面热导率。所得结果与实验数据一致，反映了石墨烯中声子输运的二维性质。
2009-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast momentum-resolved visualization of the interplay between phonon-mediated scattering and plasmons in graphite
本研究开发时间-动量分辨电子能量损失谱技术，揭示石墨中不同尺寸光激发电子-空穴口袋对等离激元重整化的作用机制，验证了声子介导散射的贡献，为研究电子散射微观过程提供新手段。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Pressure on Superconducting Ca-intercalated Graphite CaC$_6$
在$\sim$ 16 kbar的压力下，研究了压力对新发现的钙插层石墨化合物CaC $_6$的超导转变温度（$T_c$）的影响。发现$T_c$在压力下增加，具有$\approx$ +0.4%/kbar的大的相对比率$Δ$ $T_c$ / $T_c$。使用第一性原理计算，我们表明，$T_c$上的压力的大和积极的影响，可以解释的范围内的电子-声子理论由于存在一个软声子分支与钙原子的面内振动。目前的争论在石墨层间化合物的超导机制的研究结果的影响进行了讨论。
2007-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Phonon heat conduction across slippery interfaces in twisted graphite
本研究利用HOPG固有扭角界面，结合微加工台面实验与原子模拟，发现滑移界面热导被抑制超30倍但仍达600 MWm⁻²K⁻¹，揭示了界面热输运与滑动阻力的关联，为扭转热管理奠定基础。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3D strain in 2D materials: Experimental test in unsupported monolayer graphene under pressure
先前在高压下对支撑的石墨烯的拉曼测量报告了石墨烯（16 cm $^{-1}$ GPa $^{-1}$）与石墨（4.7 cm $^{-1}$ GPa $^{-1}$）的面内声子频率的非常不同的偏移速率，这意味着非常不同的面内非谐性，即石墨烯在相同压力下比石墨在面内变得更硬。有人认为，这可能是由于石墨烯对衬底的粘附。因此，我们对未支撑的石墨烯进行了高压拉曼测量，并且我们发现石墨烯（5.4 cm $^{-1}$ GPa $^{-1}$）与石墨类似的面内刚度和非谐性。另一方面，由于石墨烯的2D性质，石墨烯的面外刚度难以定义。然而，我们通过测量石墨烯对面内声子频率随压力变化的影响，估计石墨烯的面外刚度（1.4 $\pm$ 295 GPa）与石墨的面外刚度（38.7 $\pm$ 7 GPa）相似。
2019-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Screening of electron-phonon coupling in graphene on Ir(111)
采用角分辨非弹性电子散射和密度泛函方法计算了石墨烯在Ir（111）表面的声子色散。在表面布里渊区的$Γ$和K点处观察到最高光学声子支的Kohn异常。在K下，Kohn异常比从原始石墨烯和石墨观察到的弱。这种观察是合理的，在减少的电子-声子耦合，由于金属基板的石墨烯电子相关性的屏蔽。
2013-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in Heavy Alkaline-Earths Intercalated Graphites
本文报道了用磁化率和比热（Cp）测量方法在1.65（6）K以下发现的含锶石墨SrC_6的超导电性。与CaC 6相比，SrC 6的上临界场的各向异性大大降低。在Tc处的Cp异常小于BCS预测，表明SrC 6类似于CaC 6的各向异性超导能隙。与CaC 6相比，SrC 6的显著较低的Tc可以理解为“负”压力效应，其降低了平面内嵌入物和平面外C声子模式的电子-声子耦合。我们没有观察到BaC 6的超导性下降到0.3 K。
2007-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superconductivity in C6Ca
利用密度泛函理论，我们证明了C6 Ca的超导电性是由于声子介导的机制，其电子-声子耦合为0.83，声子频率平均为24.7 meV。计算出的同位素指数Ca为0.24，C为0.26。超导电性主要是由于垂直于石墨层的C振动和平行于石墨层的Ca振动。由于这些模式的电子-声子耦合被插入剂费米表面的存在激活，在石墨插入化合物中超导性的发生需要插入剂的非完全电离。
2005-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Origin of the unusual dependence of Raman D band on excitation wavelength in graphite-like materials
我们重新讨论了类石墨材料中拉曼无序诱导D带色散随激光激发光子能量E $_L$的变化这一尚未解决的难题。我们提出D模是Brillioun带K点处的光学声子和声学声子的组合，声学声子的动量由双共振条件唯一地确定。用双共振模型对实验数据进行拟合，得到A $_{2}$跃迁对应的电子-空穴对的约化有效质量为0.025 m $_{e}$，与其他实验结果一致.该模型还可以解释$ω_S$和$ω_{AS}$之间的差异D和D $^{\star}$模式，并预测其依赖于拉曼激发频率。
2001-10-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Nuclear quantum effects in graphene bilayers
石墨烯双层显示出与其二维特征和片的相对布置相关的独特的电子和机械特性。本文利用路径积分分子动力学模拟研究了石墨烯双层膜中的核量子效应，这使我们能够考虑振动模式的量子化，并研究非谐性对物理变量的影响。在12 ~ 2000 K范围内分析了其高温性能。我们的研究结果与石墨烯单层和石墨的结果进行比较。在有限温度下，核量子效应在层面积和层间距上是明显的。讨论了石墨烯片的面内和真实区域的行为差异。相对于经典最小值，层间距具有$1.5 \times 10^{-2}$ Ω的零点扩展。石墨烯双层膜在离面方向上的可压缩性与石墨在低温下的可压缩性相似，并且随着温度的升高而增大。由于零点运动，低温压缩系数增加了6%.特别强调的是在平面外方向的原子振动。量子效应存在于这些振动模式，但经典的热运动变得占主导地位的量子离域大系统的尺寸。通过与石墨烯双层中振动模式的谐波近似比较，估计在这种原子运动的非谐性的意义。
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Linewidths and Electron Phonon Coupling in Nanotubes
我们证明了电子-声子耦合（EPC）是石墨和金属纳米管中拉曼G和G-峰展宽的主要来源。这使我们能够直接测量光学声子EPC的G和G-线宽。实验EPCs与那些从密度泛函理论比较非常好。我们发现，EPC解释了金属和半导体纳米管的拉曼光谱的差异和它们对管直径的依赖性。我们驳回的G峰在金属纳米管的声子和等离子体激元之间的法诺共振的共同分配。我们将G+和G-峰分配给TO（切向）和LO（轴向）模式。
2005-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Gold Clusters Sliding on Graphite: a Possible Quartz Crystal Microbalance Experiment?
石墨上的金纳米团簇的大的测量的2D扩散系数已经在实验上和理论上已知了大约十年。当受到横向力时，这些簇应该以可以测量的摩擦量滑动。本文研究了在300 ~ 600 K温度范围内，用石英晶体微天平（QCM）测量250个金原子团簇在石墨衬底上的声子滑动摩擦的可能性。假设爱因斯坦的普通布朗运动关系成立，并利用实验上可得到的扩散系数的活化行为，我们可以预测滑动摩擦和滑移时间随温度的变化。发现一个典型的沉积金团簇在450-500 K或200 C的温度下可以产生10^（-9）秒的标准可测量尺度的滑移时间。由于金纳米团簇也可能在这些温度下熔化，QCM将提供额外的机会通过摩擦变化观察这种现象。
2007-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation in graphite due to spin-orbital-phonon interaction from first-principles density-matrix approach
本研究基于第一性原理密度矩阵方法，预测了石墨中由自旋-轨道-声子相互作用导致的超长本征自旋弛豫时间，并验证了Elliot-Yafet关系在不同简并阈值下的适用性。
2024-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Excellent Thermoelectric Performances of Pressure Synthesized ZnSe2
我们计算的晶格热导率的黄铁矿型ZnSe 2的压力为0和10 GPa使用线性化的声子玻尔兹曼输运方程。我们得到一个非常低的值[0.69 W/（mK）在室温下0 GPa]，最好的热电材料相比。振动光谱的特征在于由于Se-Se二聚体的伸缩而产生的孤立的高频光学声子模式和由于Zn原子围绕这些二聚体的旋转而产生的低频光学声子模式。低频光学声子模具有很强的非谐性，并将显著增加三声子散射空间，从而抑制热导率。有趣的是，具有相似频率和波矢的两个横向声学声子模式具有非常不同的非谐性程度，这取决于它们的偏振。我们将此与低热导率，并表明横向声学声子模式的非谐性连接到相应的变化的黄铁矿参数，这可以被解释为一个描述符的局部体积变化。为了确定ZnSe 2的热电性能，我们还研究了其电输运性质。结果表明，p型和n型ZnSe 2均具有良好的电输运性能。我们追溯到复杂的能量等值面的价带和导带。低的热导率和有前途的电输运性质导致p型和n型掺杂的ZnSe 2的大的热电优值。
2019-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted carrier cooling in h-BN/graphene van der Waals heterostructures
作为超薄导体-绝缘体结应用于光电子器件中，需要详细研究h-BN和石墨烯究竟如何杂化。在这里，我们提出了一个全面的从头算研究的热载流子动力学的电子-声子散射在h-BN/石墨烯界面，使用石墨（散装），单层和双层石墨烯作为基准材料。与单层石墨烯相反，所有多层结构都具有促进载流子热化的低能光学声子模式。我们发现，h-BN/石墨烯界面代表了一个例外，低能光学声子和电子之间的耦合相对较弱。因此，从石墨烯已知的热化瓶颈效应在与h-BN的杂交中幸存下来，但在考虑的所有其他双层和多层情况下大大减少。此外，我们还表明，与石墨相比，双层石墨烯中的量子限制对热化时间没有显着影响，因此双层石墨烯可以作为体相对应物的极小模型。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Size Dependence of the Thermal Conductivity of Graphene Ribbons
我们研究了石墨烯带和石墨板的热导率K作为其横向尺寸的函数。我们的理论模型考虑了二阶非谐三声子过程，并考虑了带边的角相关声子散射。结果发现，石墨烯中的长波长声学声子的长平均自由程可以导致热导率对带的长度L的不寻常的非单调依赖性。对于具有光滑边缘的条带（镜面反射参数p>0.5），该效果是显著的。我们的研究结果还表明，与以前认为的相反，石墨中的块状三维声子可以对其面内热导率做出相当大的贡献。石墨板的Umklapp限制的热导率，对于小于~ 10微米的L，标度为log（L），而对于较大的L，热导率接近遵循依赖性K_0 - A \timesL^- 1/2的有限值，其中K_0和A是与长度无关的参数。我们的理论结果澄清了声子热导率与石墨烯和石墨的横向尺寸的标度。所揭示的微米级石墨烯带的异常依赖性K（L）可以解释石墨烯的报道实验数据中的一些差异。
2012-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math-ph
Superconductivity in graphite-diamond hybrid
寻找新的高温超导体并深入研究其超导机理是凝聚态物理的重要内容。在一百万个大气压下发现近室温超导性，为超导体开创了一个新时代。然而，确定在近压或常压下具有可比超导性的材料的关键任务仍然存在。碳材料由于其结构的多样性和电子的可调节性，总是能带来有趣的惊喜。绝缘金刚石在掺杂或外界刺激下已达到超导状态。因此，寻找具有更高转变温度（Tc）的超导体仍然有很大的机会。在这里，我们报告了一个本征超导石墨-金刚石混合物通过第一性原理计算，其原子分辨率的结构特性已被实验确定最近。预测的Tc在环境压力下近似为39 K，并且应变激励可以进一步将Tc提高到42 K。与结处碳原子的面外振动相关的强电子-声子耦合在超导转变中起主导作用。我们的工作表明了碳材料作为高温超导体的巨大潜力，这必将吸引广泛的研究。
2021-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermal and Magnetic Properties of Nanostructured Ferrimagnetic Composites with Graphene - Graphite Fillers
我们报告的热性能和磁性能的纳米结构的亚铁磁性氧化铁复合材料与石墨烯和石墨填料通过电流激活的压力辅助致密化合成的实验研究结果。热导率的测量使用激光闪光和瞬态平面源技术。证明了添加5 wt. %的石墨烯和石墨薄片的相等混合物与复合材料的混合导致热导率的x2.6倍增强，而饱和磁化强度没有显著降低。显微镜和光谱表征表明，sp2碳填料在复合材料加工过程中保持其晶体结构和形态。热导率的大幅增加归因于石墨烯和石墨优异的声子导热性能。研究结果对纳米结构永磁体的能源和电子应用具有重要意义。
2016-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
