Microscopic magnetization distribution of Bloch lines in a uniaxial magnet
布洛赫线的形成是为了减少单轴磁体中布洛赫壁产生的静磁能。最近，有研究表明，在Sc替代的M型六角铁氧体（BaFe $_{12-x-0.05}$ Sc $_{x}$ Mg $_{0.05}$ O $_{19}$）中，Bloch线在磁泡的出现和螺旋度反转中起着重要作用。虽然布洛赫线已经讨论了微磁学模拟的基础上，没有直接观察到的详细结构。在本研究中，我们研究了BaFe $_{10.35}$ Sc $_{1.6}$ Mg $_{0.05}$ O $_{19}$单轴磁体中布洛赫线的微观结构。差示相差扫描透射显微镜（DPC-STEM）直接显示了BaFe $_{10.35}$ Sc $_{1.6}$ Mg $_{0.05}$ O $_{19}$的布洛赫线中布洛赫壁的边缘错位。从基于Monte-Carlo技术的微磁学模拟，我们表明，不对齐的布洛赫壁是由在六角铁氧体的偶极-偶极相互作用。我们的结果将有助于理解布洛赫线在纳米尺度上的微观结构。
2019-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An electronic model for self-assembled hybrid organic/perovskite semiconductors: reverse band edge electronic states ordering and spin-orbit coupling
基于密度泛函理论，对有机/钙钛矿杂化晶体的电学和光学性质进行了深入的研究。我们考虑单晶4FPEPI作为材料模型，并证明了光学过程是由三个活跃的布洛赫态在约化布里渊区的Γ点，与四面体键合半导体相反的顺序。巨自旋轨道耦合效应和光学活动随后推断从对称性分析。
2012-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Microscopic modelling of exciton-polariton diffusion coefficients in atomically thin semiconductors
在例如通过将半导体集成到光学微腔中来实现的强光-物质耦合机制中，形成了作为新的混合光-物质准粒子的极化激元。色散关系的相应变化对半导体的光学、动力学和输运行为有很大的影响。在这项工作中，我们研究了hBN封装的MoSe $_2$单分子膜中的强耦合机制，重点是激子极化激元扩散。应用微观方法的激子密度矩阵形式主义结合Hopfield方法的基础上，我们预测的扩散系数急剧增加两到三个数量级的强耦合制度。我们解释了这种行为由更大的极化激元群速度和抑制极化激元-声子散射通道的情况下裸激子。我们的研究有助于更好地理解原子级薄半导体中的极化激元扩散。
2022-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Property of Amorphous Semiconductor Metal Oxide InGaZnO$_{4}$ and Role of O-deficiency
通过第一性原理计算研究了非晶氧化物半导体InGaZnO $_{4}$（a-IGZO）的微观结构和电子结构以及氧缺陷的作用。非晶氧化物的结构由于许多不同种类的子结构的混合而变得复杂，然而令人惊讶地发现，对于导带最小值（CBM），很少产生众所周知存在于非晶半导体中的带尾态。CBM周围的电子结构几乎不受无序和O-缺陷的影响。自由电子载流子可以在不产生O缺陷型非晶氧化物中的施主能级的情况下产生。
2011-08-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Time-dependent density-functional approach for exciton binding energies
含时密度泛函理论（TDDFT）可以精确地描述绝缘体和半导体中的光学过程，包括激子效应。从线性化的TDDFT半导体布洛赫方程的两带模型，我们推导出一个简单的形式计算激子结合能。这种形式主义导致了标准的Wannier方程的激子，具有由长程和动态交换相关（XC）效应确定的非局部有效的电子-空穴相互作用的推广。我们计算激子结合能在几个直接带隙半导体，使用交换只和模型XC内核。
2009-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Microscopic mechanism of high-temperature ferromagnetism in Fe, Mn, and Cr-doped InSb, InAs, and GaSb magnetic semiconductors
在最近的实验中，在铁磁半导体Fe掺杂的GaSb和InSb中报道了高于室温的高居里温度Tc，而在具有相同晶体结构的一些其他半导体（包括Fe掺杂的InAs和Mn掺杂的GaSb、InSb和InAs）中观察到20 K至90 K之间的低Tc。本文采用密度泛函理论和量子Monte Carlo方法，系统地研究了Fe，Mn，Cr掺杂GaSb，InSb，InAs磁性半导体的高温铁磁性起源。在稀释杂质极限下，计算表明，杂质Fe、Mn和Cr在相同的半导体中具有相似的磁关联。我们的结果表明，在这些实验中获得的高（低）Tc主要来自高（低）杂质浓度。此外，我们的计算预测Cr掺杂的InSb，InAs和GaSb的铁磁半导体，可能具有高的Tc。结果表明，（Ga，Fe）Sb和（In，Fe）Sb的高Tc不是由于载流子诱导机制，因为Fe ~（3+）不引入载流子。
2020-10-15 cond-mat.mtrl-sci
High-frequency rectification via chiral Bloch electrons
整流是将电磁场转换成直流电的过程。这样的过程是无线通信、无线充电、能量收集和红外检测等广泛技术的基础。现有的整流器大多基于半导体二极管，对小电压或高频输入的适用性有限。在这里，我们提出了一种替代方法，电流整流，使用量子晶体的固有电子特性，而不使用半导体结。我们确定了一个以前未知的机制整流斜散射由于固有的手性的巡回电子在时间反演不变，但反转打破材料。我们的计算揭示了石墨烯多层膜和过渡金属二硫属化物的大的，可调整流效应。我们的工作证明了通过合理的材料设计和量子波函数工程实现高频整流器的可能性。
2020-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin dynamics in semiconductor nanostructures
本文基于动力学自旋Bloch方程方法，对半导体纳米结构中自旋进动和自旋扩散输运中的自旋弛豫/退相进行了理论研究。
2006-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Band dispersion and electronic lifetimes in crystalline organic semiconductors
从理论上研究了晶体有机半导体（OSC）中几种微观相互作用对光电发射谱的影响。有人认为，它们的相对作用可以通过分析它们的温度和它们的动量/能量依赖性来解开。我们的分析表明，极化热带变窄，这是在OSC中的电输运的大多数理论的基础，是不一致的，在这些材料的微观参数的范围内适当。提出了一种替代方案来解释实验趋势。
2011-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Beyond Bloch: A Theoretical Blueprint for Conjugated Polymer Optoelectronics
本文提出超越布洛赫理论的新框架，通过纳入电子-电子相互作用解释共轭聚合物的电荷输运，预言了服从玻色-爱因斯坦统计的激发成键态平带，并精确拟合了实验光谱。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin relaxation in semiconductors and semiconductor structures
本文提出了一种研究具有任意各向异性或量子结构的半导体在磁场中自由电子自旋演化问题的方法。所开发的方法利用量子动力学方程的平均自旋组件。这些方程代表自旋弛豫的有效场起伏的关联函数的弛豫。在自相关函数占主导地位的特定情况下，动力学方程简化为Bloch方程。将该方法应用于半磁量子阱中交换散射引起的电子自旋弛豫问题以及Dyakonov-Perel机制引起的量子阱自旋弛豫问题。
2001-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin dynamics in semiconductors
本文综述了半导体自旋动力学的研究现状，由于半导体自旋电子学的迅速发展，半导体自旋动力学在过去几年中取得了很大的进展。主要集中在自旋弛豫和退相的理论和实验发展的自旋进动在时域和自旋扩散和输运在空域。综述了基于动力学自旋Bloch方程方法的自旋动力学的全微观多体研究。
2010-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of anomalous breakdown of Bloch's rule in the Mott-Hubbard insulator MnTe$_2$
我们利用高压中子粉末衍射这一严格可靠的工具重新研究了MnTe $_2$的晶体结构和反铁磁相变的压力依赖性。第一性原理密度泛函理论计算进行，以获得微观的洞察力。测量的MnTe $_2$的Néel温度显示出异常大的$12$ K GPa $^{-1}$的压力依赖性。这导致由$α=\frac{d\log T_N}{d\log V}=-\frac{10}{3} \approx -3.3$给出的布洛赫规则的严重违反，对于MnTe $_2$，$α$值为-6.0 $\pm$ 0.1。对不同压力下测得的MnTe $_2$的电子结构和磁交换相互作用进行了从头计算，得到了Neél温度与压力的关系，$α$为-5.61，与实验结果基本一致.这种行为的微观起源转而由阳离子-阴离子跳跃相互作用强度的距离依赖性决定。
2015-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin Hall Effect in p-type Semiconductors
自旋霍尔效应是通过外部电场感应自旋电流的现象。我们最近提出，这种效应可以发生在p型半导体中，而不依赖于任何无序散射[S。Murakami等人，Science 301，1348（2003）]。这种内禀效应是由于“动量空间中的Berry相”，代表了Bloch能带结构的拓扑结构。我们解释了Berry相是如何引起自旋霍尔效应的，并回顾了这种效应的几个有趣的方面
2004-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron localization in the insulating state: application to crystalline semiconductors
我们测量电子局域化在不同的材料通过一个“本地化张量”的基础上贝里阶段和相关的数量。我们分析了它的性质，我们实际上计算这样的张量从第一原理为几个四面体配位半导体。我们讨论的趋势，在我们的计算量，我们将我们的研究结果与其他作者最近的工作。我们还解决了“雌雄同体轨道”，这是本地化（Wannier样）在一个给定的方向，和离域（布洛赫样）在两个正交方向：我们的张量是与这些轨道的最佳本地化。我们还证明了数值的最佳本地化的雌雄同体轨道的衰减是指数。
2001-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Existence of vertical spin stiffness in Landau-Lifshitz-Gilbert equation in ferromagnetic semiconductors
通过推导基于$s$ - $d$模型的动力学自旋布洛赫方程，计算了巡游电子自旋极化引起的磁化力矩.我们发现，一阶梯度的磁化不均匀性引起的电流感应转矩，这是一致的，以前的工作。在二阶梯度下，我们发现了一个垂直于自旋刚度场的有效磁场。这个场与非绝热参数$β$成比例。我们发现，这个垂直自旋刚度项可以显着修改的磁畴壁结构的铁磁半导体，因此，应包括在Landau-Lifshitz-Gilbert方程在研究磁化动力学。
2010-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast pump-probe dynamics in ZnSe-based semiconductor quantum-wells
泵浦-探测实验是研究光激发半导体材料特性，特别是吸收饱和特性的一种可控方法。我们提出了一个实验理论比较的ZnSe量子阱，调查的激子共振的能量重整化和漂白。实验采用自旋选择性激发和带隙以上泵浦。该模型基于屏蔽Hartree-Fock近似下的半导体Bloch方程，唯象地考虑了各种散射过程。将数值计算结果与实验数据进行了比较，我们解释了实验结果，发现电子自旋翻转发生在30 ps的时间尺度上。
2008-07-19 cond-mat.mtrl-sci
An ab initio based approach to optical properties of semiconductor heterostructures
提出了一种将半导体合金的密度泛函理论计算与半导体Bloch方程相结合的方法，以实现半导体合金异质结构光学性质的从头算预测。八带kp哈密顿量的参数被拟合到适当合金的有效能带结构。采用包络函数法对量子阱进行建模，以kp-波函数和本征值作为计算异质结构光学性质的出发点。结果表明，Luttinger参数来自能带结构计算与TB 09密度泛函再现外推值。通过计算不同磷化物含量的（AlGa）As/Ga（AsP）/（AlGa）As量子阱系统的吸收光谱说明了该过程。
2017-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Semiclassical kinetic theory of electron spin relaxation in semiconductors
我们发展了半导体中电子自旋弛豫的半经典动力学理论。我们的方法占弹性以及非弹性散射和对待埃利奥特-Yafet和运动窄化过程，如D 'yakonov-Perel'和可变g因子过程，在平等的基础上。针对小自旋极化和小动量转移散射，从全量子动力学方程出发，导出了电子自旋极化的Fokker-Planck方程。然后，我们构建，使用严格的多时间尺度的方法，宏观（$\vec{k}$平均）自旋极化的长时间尺度上，自旋极化衰减的布洛赫方程。自旋守恒的能量弛豫和扩散，发生在一个快速的时间尺度上，初始自旋极化后，已被注入，被纳入和示出产生的权重函数，定义的自旋弛豫张量的计算所需的能量平均值在布洛赫方程。我们的方法提供了一个直观的方式来概念化的自旋极化的动态在一个“测试”的自旋极化散射“场”粒子（电子，杂质，声子）。为了说明我们的方法，我们计算的量子阱的自旋寿命的温度和密度的电子-电子和电子-杂质散射占主导地位。自旋寿命是温度和密度的非单调函数。我们的研究结果表明，在电子密度和温度，从非简并到简并制度的交叉发生，自旋寿命特别长。
2005-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Electronic Wavefunction and interactions between quasi particles in Empirical Tight-Binding Theory
提出了一种在紧束缚形式下获得单电子波函数的方法。它基于Slater型轨道的线性组合，其屏蔽系数从紧束缚Hamilton的光学矩阵元中提取。在扩展基spds紧束缚模型中得到的锌-锗半导体的布洛赫函数与第一原理波函数吻合得很好。将此方法应用于电子-空穴交换相互作用的计算，得到了GaAs体材料激子精细结构的色散。除了半导体纳米结构，这项工作是从紧束缚理论中的后处理单粒子波函数建模多体效应的基本步骤。
2014-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Formation mechanisms of magnetic bubbles in an M-type hexaferrite: the role of chirality reversals at domain walls
我们通过洛伦兹显微镜研究了M型六角铁氧体中磁泡的形成机制。当磁场垂直施加到BaFe $_{12-x-0.05}$ Sc $_x$ Mg $_{0.05}$ O $_{19}$（$x = 1.6$）的薄样品上时，出现了被认为是畴壁手性反转的布洛赫线，并且当磁条在这些布洛赫线处被夹断时形成磁泡。在BaFe $_{12-x-0.05}$ Sc $_x$ Mg $_{0.05}$ O $_{19}$中，随着Sc含量的增加，布洛赫线的数目增加，这可能是由于磁各向异性的降低。Lorentz显微镜观察表明，具有高静磁能的布洛赫线可能在磁泡的形成中起重要作用。
2020-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic theory of cavity-confined monolayer semiconductors: polariton-induced valley relaxation and the prospect of enhancing and controlling the valley pseudospin by chiral strong coupling
我们应用微观理论的激子极化激元在腔限制的单层过渡金属dichalcogenides，包括在单层平面中的光学偏振，允许描述如何手性腔光子相互作用的谷自由度的活性物质。极化激元形成后，居住在两个不等价的山谷的简并激子假设成键和反键叠加作为腔介导的intravalley相互作用结合谷间库仑相互作用的结果。这是谷极化的极化激元诱导的相干混合的代表。与无序相结合，这种混合倾向于打开一个新的谷弛豫通道，其随着腔耦合的增加而变得重要。重要的是，我们表明，光学腔的左，右手圆偏振光子的非对称反射提供了一个相当强大的平台，实现保守的谷偏振，作为谷本地化的激子恢复了一个不对称拉比分裂，提升其简并性。此外，我们显示这种简并提升允许波长选择性访问谷赝自旋通过极化激元诱导的手征斯塔克效应，提供有趣的机会valleytronic应用。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Accurate determination of band tail properties in amorphous semiconductor thin film with Kelvin Probe Force Microscopy
本文提出了一种用于解释有限厚度非晶半导体KPFM谱数据的泊松方程解析解，可精确提取带尾宽度、掺杂密度和平带电势等DOS参数，并在IGZO-TFTs上验证了该方法的有效性。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Fully Self-Consistent Finite-Temperature $GW$ in Gaussian Bloch Orbitals for Solids
我们提出的算法和实现细节的完全自洽有限温度$GW$方法在固体的高斯布洛赫轨道。我们的实现是基于有限温度格林函数形式主义，其中所有方程都解决了虚轴上，而不诉诸于分析连续的自洽过程中。没有准粒子近似和所有的矩阵元素的自能明确评估。该方法是通过评估选定的半导体和绝缘体的带隙进行测试。我们显示协议与其他不同制定的有限温度SC $GW$实现时，考虑到有限尺寸的校正和基组误差。通过将计算密集型计算迁移到GPU，我们在大型超级计算机上获得了可扩展的结果，具有近乎最佳的性能。我们的工作证明了高斯轨道为基础的SC $GW$ $\emph{ab initio}$相关材料模拟的适用性，并提供了一个良好的起点嵌入方法建立在$GW$之上。
2022-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Average density of Bloch electrons in a homogeneous magnetic field: A second-order response
Kent State University（肯特州立大学）
本文研究了均匀磁场中布洛赫电子的平均密度，揭示了二阶响应中量子度量张量的作用，并提出了一个显式规范不变的方法。
2026-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Diabatic Mechanisms of Higher-Order Harmonic Generation in Solid-State Materials under High-Intensity Electric Fields
本文从理论上研究了高强度交流电场作用下固态材料中高次谐波的产生机理。本文提出了一个新的理论框架，即使在高强度电场的影响下，仍然保持了Bloch定理的合法性，并提供了Bloch电子非绝热过程的精确处理方法。利用这个框架，我们首次发现非绝热过程，即交流齐纳隧道和半导体的半金属化，是HHG的非微扰机制的关键因素。这些机制是由场强分类，可以理解的扩展简单的人模型的基础上的气体介质中的隧道电离和齐纳隧道半导体之间的类比。这些结论将促进原子和固体情况下的HHG机制的普遍理解。
2017-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Excitonic terahertz absorption in semiconductors with effective-mass anisotropies
发展了一种计算具有各向异性有效质量的半导体激子性质及其太赫兹响应的微观方法。该方法示出的例子中的锗，它示出的各向异性的电子质量在L-谷导致两个不同的太赫兹吸收共振分离0.8毫电子伏。
2016-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic mechanism responsible for radiation-enhanced diffusion of impurity atoms
对高能质子和低能质子辐照硅衬底时硼和磷原子的辐射增强扩散进行了模拟。所获得的结果证实了先前得出的结论，即杂质扩散是通过“杂质原子-本征点缺陷”对发生的，并且替代杂质原子、辐照产生的非平衡点缺陷和这些对之间的局部热力学平衡条件是有效的。它示出，使用辐射增强扩散，可以形成一个特殊的杂质分布在半导体衬底中，包括逆行的配置文件，随着杂质浓度增加到一个半导体的体。进行的计算给出了明确的证据，有利于进一步研究各种掺杂过程的基础上辐射增强扩散，特别是等离子体掺杂的过程，开发一种廉价的方法，在近表面区域形成特定的杂质分布。
2014-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Floquet-Volkov interference in a semiconductor
本文报道半导体黑磷中弗洛凯-沃尔科夫干涉的实验证据，观测到其光谱权重的高度不对称调制且可通过泵浦光偏振调控，揭示了不同光场修饰电子态间的量子干涉，为超快材料工程提供见解。
2025-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin-orbit splitting of valence subbands in semiconductor nanostructures
我们提出了14带$\mathbf k \cdot \mathbf p$模型来计算半导体量子阱中价带的自旋轨道分裂。通过在边界条件中加入附加项，将界面处的$Γ_{15}$传导和价态布洛赫函数混合起来，将量子阱界面的对称性降低。结果表明，界面诱导效应对重空穴自旋劈裂的贡献占主导地位。一个简单的解析表达式的接口的贡献。与4 $\times$ 4有效哈密顿模型相比，其中处理$V_z k_z^3$项的问题似乎是不可解的，14带模型自然避免并克服了这个问题。我们的结果与最近的原子计算[J. - W. Luo等人，物理修订信函{\bf 104}，066405（2010）]。
2013-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bloch's theorem in orbital-density-dependent functionals: Band structures from Koopmans spectral functionals
Koopmans兼容的泛函提供了一个轨道密度依赖的框架，用于精确评估光谱特性;它们是通过对系统的总能量相对于任何轨道的占用施加广义分段线性条件而获得的。在晶体材料中，由于泛函的轨道密度依赖性，将总能量最小化到基态提供了一组最小化的变分轨道，这些变分轨道被局部化，从而打破了基础晶格的周期性。尽管如此，我们表明，布洛赫对称性可以被保存，它是可能的，以描述的电子态与带结构的图片，由于Wannier的变分轨道的字符。我们还提出了一种方法来展开和插值的电子带超原胞（$Γ$点）计算，这使我们能够计算完整的能带结构与Koopmans兼容的泛函。一组基准半导体和绝缘体的结果显示出非常好的协议与国家的最先进的多体微扰理论和实验，强调这些光谱泛函预测能带结构的可靠性。
2022-07-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Effects of spin imbalance on the electric-field driven quantum dissipationless spin current in $p$-doped Semiconductors
最近由Murakami等人[Science \textbf{301}，1348（2003）]提出，在一大类$p$ -杂质半导体中，施加的电场可以在垂直于电场的方向上驱动量子无耗散自旋电流。本文研究了自旋不平衡对本征$spin$霍尔效应的影响。我们发现，在一个实际的样品的边界，由于自旋不平衡的存在下，附近的样品的边缘，自旋霍尔电导率不是一个常数，而是一个敏感的$position$ - $dependent$量，由于这一事实，为了考虑自旋不平衡的影响，因此，需要在同等基础上对量子无耗散自旋霍尔电流和自旋累积两者进行微观计算。基于这种微观计算，详细讨论了自旋不平衡对$p$ -杂质半导体薄板中本征自旋霍尔效应的影响。
2004-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic theory for a minimal oscillator model of exciton-plasmon coupling in hybrids of 2d semiconductors and metal nanoparticles
本文提出改进的耦合振子模型，从微观麦克斯韦方程推导二维TMDC激子与金属纳米颗粒等离激元的有效耦合常数，揭示亮激子与动量暗激子的不同耦合行为，并建议用三振子方程描述实验光谱。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
