Interaction of electrons with acoustic phonons in AlN/GaN resonant tunnelling nanostructures at different temperatures
在$T\geqslant 0$上，利用有限温度格林函数方法和Dyson方程，首次建立了多层氮化物基AlN/GAN纳米结构中电子与声学声子相互作用的理论。得到了描述电子与声学声子系统的哈密顿量的分量以及由于电子-声子相互作用而引起的电子谱移动的幅度。的电子光谱水平和声学声子的频谱的依赖关系被发现取决于在所研究的纳米结构中的内部势垒的位置。计算了不同温度值$T$的电子光谱和衰变率的温度漂移。
2021-01-19 cond-mat.mes-hall
Effects of electron-phonon interactions on the electron tunneling spectrum of PbS quantum dots
我们提出了一个隧道光谱研究的单PbS量子点（量子点）作为温度和栅极电压的函数。在这些量子点的电子隧穿谱（ETS）中观察到三个明显的强电子-声子耦合特征。在壳层填充机制中，电子能级的$8\times$简并度被库仑相互作用提升，并允许观察由光学声子发射产生的声子子带。在低偏压下，在ETS中观察到不能用栅极电压闭合的间隙，这是Franck-Condon（FC）阻断的显著特征。从这些数据中，获得了范围为$S\sim 1.7 - 2.5$的Huang-Rhys因子。最后，在壳隧穿区，光学声子出现在非弹性ETS $d^2I/dV^2$中。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall
An electrical probe of the phonon mean-free path spectrum
大多数研究的平均自由程累积函数（MFPAF）依赖于光学技术探测热传递的声子平均自由path.In本文中，我们提出并实现了一个纯电探针的MFPAF依赖于光刻定义的加热器温度计分离设置的长度尺度。所提出的技术的一个重要优点是它的热界面阻抗的不敏感性和它的兼容性与大型阵列的温度控制室，缺乏光学端口。基于增强傅立叶定律（EFL）的实验数据的详细分析表明，砷化镓中的载热声子具有比原来认为的更宽的平均自由程谱。
2016-02-11 cond-mat.mes-hall
Soliton signature in the phonon spectrum of twisted bilayer graphene
在$[0,30{\degree}]$范围内，对扭曲双层石墨烯（tBLG）的692个扭曲角进行了声子谱分析。声子能带结构的演变作为扭转角的函数进行检查，使用带展开计划，其中大量的声子模式计算在$Γ$点的大莫尔tBLG超胞展开到布里渊区（BZ）的两个组成层之一。除了低频呼吸和剪切模式的变化，一系列定义良好的边带周围的高对称点的扩展BZ出现由于扭曲角依赖的结构松弛。结果是合理的，通过引入一个近自由声子模型，突出了新的声子分支，这是特别明显的小扭曲角的结构，低于屈曲角$θ_{\rm B}\sim {3.75}{\degree}$的描述中所发挥的中心作用的孤子。
2019-12-29 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon bound state in graphene
研究了电子-光学声子耦合诱导的石墨烯中狄拉克能谱在声子发射阈值附近的精细结构。导出的新的色散方程在附近低于声子阈值对应于电子-声子束缚态。我们发现微扰理论之外的奇异顶点修正强烈地增加了电子-声子结合能。预测的有效电子-声子耦合的增强可以使用角分辨光谱测量。
2012-01-13 cond-mat.mes-hall
Calculation of Confined Phonon Spectrum in Narrow Silicon Nanowires using the Valence Force Field Method
我们研究了限制效应对边长为1- 10 nm的超窄硅纳米线声子性质的影响。采用改进的价力场方法计算声子色散，得到了声子的态密度、传输函数、声速、弹道热导率和边界散射限制的扩散热导率。我们发现，声子色散和弹道热导的结构，即输运方向和限制尺寸的几何特征的函数。声子群速度和热导率可以根据通道的几何特征而变化两个因子。纳米<110>线具有最高的群速度和热导率，而<111>最低的。因此，沟<111>道是基于Si纳米线的热电器件的最合适的取向，因为它也具有大的功率因数。我们的研究结果可能是有用的热输运设计的硅基器件的热电和热管理应用。
2013-04-04 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon bound states in graphene in a perpendicular magnetic field
研究了在垂直量子化磁场作用下单层石墨烯中电子-声子复合物的光谱。尽管电子-声子耦合很小，但通常的微扰理论不适用于计算光学声子发射阈值附近的散射振幅。我们的研究结果超出微扰理论表明，附近的声子发射阈值的真实光谱是完全由新的分支，对应于一个电子和光学声子的束缚态的结合能的顺序为$αω_{0}$，其中$α$是电子-声子耦合和$ω_{0}$的声子能量。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall
Theory of non-Markovian dynamics in resonance fluorescence spectrum
我们提出了一个详细的理论研究的非马尔可夫动力学的驱动半导体量子点（QD）的荧光光谱，嵌入在一个腔体中，并耦合到一个三维（3D）声学声子水库。特别是，我们调查的影响，纯移相的侧峰的Mollow三重态光谱，表示在非对角元素的减少系统运营商。量子点被建模为一个两能级系统，其中激发态代表单个激子，而基态代表没有激子。耦合到腔的辐射模式内处理通常的玻恩-马尔可夫近似，而点声子耦合内讨论超出玻恩近似的非马尔可夫制度。利用运动方程技术，精确求解了点-声子耦合，发现精确结果与玻恩近似下的结果一致。此外，对声子相互作用进行了马尔可夫近似，并在不同的声子浴温度下与非马尔可夫线形进行了比较。我们已经发现，耦合到声子消失的共振泵浦激光器。对于非共振泵浦，我们研究了点激光失谐量和声子池温度对线型的影响。边带随着声子浴温度的升高而明显变窄，并具有不对称的形状。我们已经用量子点能级的修饰态图像解释了这种行为。
2017-03-30 cond-mat.mes-hall
Ultrafast melting and recovery of collective order in the excitonic insulator Ta$_{2}$NiSe$_{5}$
层状硫属化物Ta $_{2}$ NiSe $_{5}$被提出在其基态中容纳激子凝聚体，该相可以提供一个独特的平台来研究和操纵室温下的多体态。然而，确定所观察到的自发对称性破缺的主要微观贡献仍然具有挑战性，延续了对基态性质的争论。在这里，使用宽带超快光谱，我们调查的Ta $_{2}$ NiSe $_{5}$的平衡动力学，并证明在近红外范围内的瞬态反射率连接到系统的低能物理。我们使用这种光学签名跟踪有序相的状态，建立高通量光激发可以抑制这种秩序。从次50 fs淬火时间尺度和光致相干声子模式的行为，我们得出结论，电子相关性提供了决定性的贡献激子秩序的形成。我们的研究结果铺平了道路，在室温下的激子凝聚体的超快控制。
2021-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Acoustic Phonon Spectrum and Thermal Transport in Nanoporous Alumina Arrays
我们报告的结果相结合的调查的热导率和声学声子谱的纳米多孔氧化铝膜的孔径从D=180 nm减少到25 nm。选择具有六边形排列的孔的样品以具有相同的~ 13%的孔隙率。Brillouin-Mandeloughspectroscopy测量显示，在具有D=180-nm孔的样品中具有体状声子谱，并且在具有25-nm和40-nm孔的样品中具有归因于空间限制的光谱特征。在孔隙较小的样品中，纵向声学声子的速度降低。实验数据和计算的声子色散的分析表明，声子边界散射和声子空间限制影响的特征尺寸D<40 nm的膜的热传导。
2015-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Spectrum in a Nanoparticle Mechanically Coupled to a Substrate
我们计算的振动态密度的绝缘纳米粒子，是在弱机械接触的半无限基板。这项工作的动机是由杨等人最近的一项实验，其中测量了掺杂Eu的Y2O3纳米颗粒的低能声子态密度。基于声子传播子的常规准粒子极近似，本文给出的初步结果与实验符合得很好。
2001-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photocarrier thermalization bottleneck in graphene
我们提出了一个从头计算研究的光生载流子动力学在石墨烯由于电子-声子（EP）相互作用。使用玻尔兹曼弛豫时间近似与参数确定从密度泛函理论（DFT）和一个互补的，明确可解的模型，我们表明，光生载流子热化时间的数量级的变化，当激发能从1 eV减少到100 meV的范围。详细地说，在低温下的超快热化通过光学声子发射在飞秒时间尺度上发生，但是一旦激发能变得与这些光学声子能量量子相当，则减慢到皮秒。在后一种情况下，热化时间表现出明显的温度依赖性。我们的DFT模型包括所有的带间和带内跃迁由于EP散射。由于石墨烯的高熔点，我们将我们的研究扩展到2000 ° K，并表明这样的高温通过声子吸收减少了光载流子热化时间。
2018-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Determining Phonon Mean Free Path Spectrum by Ballistic Phonon Resistance within a Nanoslot-Patterned Thin Film
在微米到纳米尺度下，热传导中的经典尺寸效应在抑制热输运过程中起着重要作用。当特征长度与非金属晶体中主要为声子的热载体的平均自由程（MFP）相当时，会发生这种效应。除了现有的实验工作，薄膜上使用激光诱导的热光栅，这项工作提供了完整的理论分析，一种新的方法来提取有效的声子MFP分布的平面内的热传导的薄膜或片状样品。在该方法中，在悬浮的薄膜上图案化纳米槽。如果声子MFP比颈部宽度长得多，则声子将弹道地传输通过相邻纳米槽之间的颈部区域。然后可以使用不同颈部尺寸的相关“弹道热阻”来重建膜内的声子MFP分布。当弛豫时间近似相当精确时，该技术可以进一步扩展到二维材料。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Thermal conductivity spectrum calculation from first-principles-based harmonic phonon theory
近年来，介电和半导体晶体的纳米结构化增强了其热导率的可控性。为了进行计算材料搜索以获得具有理想热导率的纳米结构材料，一个关键性质是原始单晶的热导率谱，其决定了纳米结构的适当长度尺度和不同种类纳米结构的相互适应性。虽然第一性原理声子输运计算已经变得容易，但非简谐晶格动力学计算仍然是扫描许多材料的繁重工作。为此，我们已经开发了一个经验模型，描述的热导率谱的谐波声子性质和体热导率。该模型进行了测试，几种晶体具有不同的结构和热导率，并确认再现的热导率谱和非谐计算的整体配置文件。
2016-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Spectrum Engineering in Rolled-up Nano- and Micro-Architectures
我们报告了一种新的高科技方法的自组织纳米和微架构产生的多壳管状结构中的声学声子能谱的有效工程的可能性。应变驱动的卷起过程为新型的超材料铺平了道路，例如单半导体径向微米和纳米晶体以及多层螺旋微米和纳米超晶格。通过求解InAs和GaAs材料系统的弹性动力学方程，确定了声学声子色散。结果表明，壳层数量与超晶格层的结构尺寸和声阻抗失配一起是声子色散的重要控制参数。所获得的结果表明，卷起的纳米结构具有热电应用的潜力，由于显着降低的热导率而不降低电子传输的可能性。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of large non-adiabatic effects induced by the electron-phonon interaction on the complex vibrational quasi-particle spectrum of the doped monolayer MoS$_{2}$
我们提出了一个全面的第一性原理分析的非绝热效应，由于电子-声子相互作用的电子掺杂单层MoS $_{2}$的振动光谱。掺杂后费米表面的深度变化导致控制自旋守恒谷间电子散射的正常模式的线宽加宽，这随着所有自旋分裂传导谷的布居而变得不稳定。我们发现，非绝热光谱效应显着修改的绝热色散的长波长光学声子模式，负责谷内散射，只要不等价的山谷得到填充。通过一个简单的分析模型说明了这些结果。最后，我们解释了一个复杂的动力学结构的出现强相互作用的面外偏振A0 1光学振动模光谱的多声子准粒子图片定义在全复频率平面的装置，表明这种有趣的光谱结构起源于分裂的原始绝热支诱导的电子-声子耦合。
2019-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of phonons on the electron spin resonance absorption spectrum
固态器件中不可避免的振动的存在可以极大地改变磁激活系统中预期的电子自旋共振（ESR）吸收光谱。在这项工作中，我们模拟了声子和温度对分子系统的ESR信号的影响，具有强$E \otimes e$ Jahn-Teller（JT）效应和电子自旋- $1/2$。我们的微观模型考虑了线性JT相互作用与连续的声子模式，自旋轨道耦合，塞曼效应，和系统的响应下的弱振荡磁场。我们推导出Lindblad主方程的轨道和自旋自由度，其中一个和两个声子过程被认为是声子诱导的弛豫，和热依赖性的火腿减少因子计算。我们发现，ESR信号的抑制是由于声子加宽，而不是基于轨道猝灭的共同假设。我们的研究结果可以用来解释实验观察到的ESR信号的钻石色心，如中性氮空位和带负电荷的硅空位的钻石色心的缺失。
2020-04-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phononics in Low-Dimensions: Engineering Phonons in Nanostructures and Graphene
声子-晶格振动的量子-在材料中的所有电，热和光学现象中显示自己。纳米结构为调整声子能谱和特定应用材料的相关性质提供了令人兴奋的机会。随着石墨烯和二维范德华材料的出现，声子输运和声子相互作用的受控修改（称为声子工程或声子学）的可能性进一步增加。我们描述了用于调谐的声子谱和控制的低维材料通过带状边缘，晶界，同位素组成，缺陷浓度，和原子平面取向的热性能的方法。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetries and selection rules in the measurement of the phonon spectrum of graphene and related materials
当在散射实验中测量材料的声子谱时，选择规则排除了在散射平面的反射下观察到的奇异声子。理解这些规则对于正确解释实验和检测对称性破坏至关重要。以石墨烯为例，在这项工作中，我们推导出一套完整的选择规则的蜂窝晶格，其中一些已经错过或误解的文献。我们利用高分辨电子能量损失谱（HREELS）技术，计算了一个简单的力常数模型的散射强度，以说明这些规律。此外，我们提出的声子分散的Ru（0001）上的石墨烯的HREELS测量，并发现与理论非常一致。我们还说明了不同的对称性破缺的情况下的选择规则的效果，并讨论了以前的实验中，根据我们的结果。
2015-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct time domain sampling of sub-THz coherent acoustic phonon spectra in SrTiO$_3$ using ultrafast X-ray diffraction
利用SrRuO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格作为光声换能器，在SrTiO $_3$单晶中合成了亚太赫兹纵向准单色声学声子。利用超快X射线衍射确定产生的声学声子谱。在时域中产生的声子谱的分析揭示了一个k矢量依赖的声子寿命。据观察，即使在亚太赫兹频率下，声子寿命也符合Akhiezer超声衰减模型中已知的1/ $ω^2$幂律。所观察到的合成光谱的更高的$q$的位移进行了讨论的框架中出现的非线性效应，由于高振幅的合成声子。
2013-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of infrared double-resonance Raman spectrum in graphene: the role of the zone-boundary electron-phonon enhancement
该研究利用第一性原理密度泛函理论计算探究单层石墨烯的红外双共振拉曼光谱，改进了原有理论预测，论证了电子-声子增强效应的合理性，并探讨其对室温石墨烯电阻率的影响，为弥合理论与实验差异提供新思路。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Low-dimensional phonon transport effects in ultra-narrow, disordered graphene nanoribbons
利用非平衡格林函数（NEGF）模拟技术研究了低维和无序对超窄扶手椅型石墨烯纳米带（GNRs）中声子输运的影响.我们特别关注的声子谱的不同部分是如何受到几何约束和线边缘粗糙度的影响。随着线边缘粗糙度的引入，声子透射率降低，但在整个光谱中不均匀。我们在声子谱中发现了四种不同的行为：i）低能、低波矢的声学分支具有很长的平均自由程，即使在W= 1 nm宽的超窄GNR中，它们受边缘无序的影响也最小; ii）由相对平坦声子模式的密集群体组成的能量区域（包括光学分支）也没有受到显著影响，除了在超窄W= 1 nm GNR的情况下，在这种情况下，由于沿声子输运路径的带失配，透射率降低; iii）位于光谱的中间区域内的准声学带受到无序的强烈影响，因为光谱的这一部分在限制和无序时都耗尽了传播的声子模式，特别是随着沟道长度的增加; iv）在由小密度的声子模式组成的能量区域中观察到声子透射的最强降低，在这种情况下，粗糙度可以引入随着沟道长度大大增加的传输间隙。我们发现，在宽度小至W= 3 nm的GNR中，在中等粗糙度下，低能声学模式和光学模式的密集区域可以保持半弹道输运性质，即使对于通道长度达到L=1 μ m。即使对于短至10纳米的通道长度，光谱的稀疏区域中的模式也落入本地化制度。
2015-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Image of the phonon spectrum in the 1/f noise of topological insulators
如最近报道的，（Bi，Sb）2Te3中的1/f噪声强度[Islam等人，应用物理信函111，062107（2017）]和BiSbTeSe 1.6 [Biswas等人，应用物理信函115，131601（2019）]的特征在于在某些特定温度下产生的噪声峰。我们将这种噪声结构分别与每个拓扑绝缘体（TI）的声子态密度或拉曼光谱进行了比较。在（BiSb）2Te3中，比较显示噪声峰跟踪声子态密度中的van Hove奇异性。结果表明，体原子振荡器是噪声峰的原因。在（BiSb）_2Te_3中观察到的最强噪声峰是由Bi原子的热运动引起的。其他不太强烈的噪声峰被分配到一个单一的声子模式或多声子组合。我们发现，Bi和Te 2原子在不同对称方向上的热运动参与了大多数声子组合，这代表了晶格非谐性的签名。在（Bi，Sb）2Te3和BiSbTeSe 1.6中观察到的噪声增加在特定的温度阈值以上归因于非谐诱导的载流子-声子耦合的加强。在BiSbTeSe 1.6的情况下，我们表明，所有的噪声奇异性反映在拉曼光谱的结构接近TI（BiSbTeSe 2）在整个温度范围内。这表明，虽然输运可以在表面或在体或两者，载流子-声子相互作用是唯一的源的1/f波动的TI。从本质上说，这些结果意味着1/f噪声在固体中的微观起源是在永恒的热运动的原子。
2021-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-mediated anharmonicity and its role in the Raman spectrum of graphene
本研究通过综合考虑一阶电声耦合、电子介导的声子-声子耦合及晶格非谐性，成功解释了石墨烯G模式频率与线宽的温度依赖性，为研究电声耦合与非谐性并存的材料声子动力学提供了普适方法。
2025-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
