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
Ultrapure Multilayer Graphene in Bromine Intercalated Graphite
我们研究了溴插层高取向热解石墨（Br-HOPG）的光学性质，并提供了一个新的解释的数据。我们观察到新的吸收功能低于620毫电子伏，这是不存在的石墨的吸收光谱。将我们的结果与石墨、单层和双层石墨烯的理论研究以及最近多层石墨烯的光学研究结果进行比较，我们得出结论，Br-HOPG包含超纯双层、单层石墨烯和石墨的特征。所观察到的Br-HOPG的超金属导电性被鉴定为在我们的样品中存在非常高的迁移率（在室温和非常高的载流子密度下约121，000 cm 2 V-1 s-1）的多层石墨烯组分。这可能为单层和多层石墨烯的研究提供新的途径。
2011-06-01 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
Graphite intercalation compounds (GICs) with the geometrical anisotropy and strong electron-phonon coupling are in full swing and have shown their great potential for applications in nanodevices. I selected representative three elements in actinide group with valence electron arrangement: Thorium (Th) ([Rn]6d27s2), Uranium (U) ([Rn]5f36d17s2), Plutonium (Pu) ([Rn]5f67s2). I calculated their phonon spectra and demonstrated the atomic-scale microstructure identification of actinide graphite intercalation compounds by angle-resolved polarized Raman spectroscopy.
2022-04-05 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
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
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
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
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
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
Graphite crystals used to prepare graphene-based heterostructures are generally assumed to be defect free. We report here scanning tunneling microscopy results that show graphite commonly used to prepare graphene devices can contain a significant amount of native defects. Extensive scanning of the surface allows us to determine the concentration of native defects to be 6.6$\times$10$^8$ cm$^{-2}$. We further study the effects of these native defects on the electronic properties of Bernal-stacked bilayer graphene. We observe gate-dependent intravalley scattering and successfully compare our exp…
2021-09-01 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
Recent theories and experiments have suggested hydrodynamic phonon transport features in graphite at unusually high temperatures. Here, we report a pico-second pump-probe thermal reflectance measurement of heat pulse propagation in graphite. The measurement results reveal transient lattice cooling near the adiabatic center of a 15 $μ$m diameter ring-shape pump beam at temperatures between 80 and 120 K. While such lattice cooling has not been reported in recent diffraction measurements of second sound in graphite, the observation here is consistent with both hydrodynamic phonon transport theory…
2021-04-26 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
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
The diffusion, penetration and intercalation of metallic atomic dopants is an important question for various graphite applications in engineering and nanotechnology. We have performed systematic first-principles calculations of the behaviour of ruthenium nanoclusters on a graphene monolayer and intercalated into a bilayer. Our computational results show that at a sufficiently high density of single Ru atom interstitials, intercalated atoms can shear the surrounding lattice to an AA stacking configuration, an effect which weakens with increasing cluster size. Moreover, the interlayer stacking c…
2022-04-15 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
Molecular simulation of melting in tetracosane (C24H50) monolayers and bilayers on graphite
本文采用分子动力学模拟方法，在常数（N，V，T）系综下，研究了二十四烷（C24 H50）在石墨基底表面的单、双层物理吸附的固相行为和熔融行为。本研究进行，以执行在准二维单层的熔融过程中的深入分析，并比较在单层和双层的分子行为在温度附近和在熔融转变。通过分别观察底层和顶层的量来研究双层，以分解通常与单层中的熔融相关的不同结构和分子性质的演变。模拟表明，在双层的熔化温度显着增加，从单层-这已经发生在高于散装二十四烷熔化温度的温度。此外，观察到逐层熔融效应，其中与熔融转变相关的重要因素-分子笨拙缺陷的形成和分子链的垂直滚动-在双层的顶层中在比它们在底层中发生的温度低得多的温度下发生。进行变化，以更好地了解不同的相互作用在熔化的结晶单层的作用，和模拟的结果进行了讨论，比较最近的STM和衍射实验，发现是在良好的协议。
2006-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Graphene bilayer with a twist: electronic structure
双层和多层石墨烯的电子性质通常被解释为AB或Bernal堆叠。然而，众所周知，许多类型的堆叠缺陷可以发生在天然和合成石墨中;顶层的旋转经常在石墨的扫描隧道显微镜（STM）研究中看到。在本文中，我们考虑了一个石墨烯双层之间的一个相对较小的角度旋转和计算的电子结构在零能量附近的连续近似。与AB堆叠双层中发生的情况相反，并且与外延石墨烯中的观察一致，我们发现：（a）低能量色散是线性的，如在单层中，但是费米速度可以显著小于单层值;（b）垂直于层的外部电场不会打开电子隙
2007-04-17 cond-mat.mtrl-sci
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
Strong Suppression of Electrical Noise in Bilayer Graphene Nano Devices
低频1/f噪声是普遍存在的，并且在纳米器件中主导信噪比性能。在这里，我们研究了单层和双层石墨烯纳米器件的噪声特性，并揭示了双层器件的意想不到的1/f噪声行为。石墨烯是单层石墨，其中碳原子形成2D蜂窝晶格。尽管组成相似，但双层石墨烯（以天然石墨顺序堆叠的两个石墨烯单层）是具有不同能带结构和电性质的独特2D系统。在石墨烯单层中，1/f噪声被发现遵循Hooge的经验关系，其噪声参数与体半导体的噪声参数相当。然而，这种1/f噪声在双层石墨烯器件中被强烈抑制，并且表现出与大多数其他材料不同的对载流子密度的不寻常的依赖性。石墨烯双层中的意外噪声行为与其独特的能带结构相关，该能带结构随两层之间的电荷分布而变化，从而有效屏蔽了由于外部杂质电荷引起的电势波动。这些发现为石墨烯双层在低噪声应用中提供了令人兴奋的机会。
2008-01-29 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
High-energy excitonic effects in graphite and graphene
采用从头计算方法对石墨、石墨烯和石墨烯双层膜的光吸收进行了研究。电子-空穴相互作用包括在GW准粒子电子结构之上求解Bethe-Salpeter方程。对于所有三个系统，我们观察到强激子效应在高能量，远远超出连续的π-> π* 跃迁。在石墨中，这些影响σ-> σ* 转变的开始。在石墨烯中，我们预测在8.3 eV的激子共振所产生的背景连续的偶极禁戒跃迁。在石墨烯双层中，共振移动到9.6eV。我们对石墨的计算结果与实验符合得很好。
2010-09-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
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
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
Probing phonons, quasi-particle excitations and their coupling has enriched our understanding of these 2D materials and proved to be crucial for developing their potential applications. Here, we report comprehensive temperature, 4-330 K, and polarization-dependent Raman measurements on mono and bilayer MoSe2. Phonon's modes up to fourth-order are observed including forbidden Raman and IR modes, understood considering Frohlich mechanism of exciton-phonon coupling. Most notably, anomalous variations in the phonon linewidths with temperature pointed at the significant role of electron-phonon coup…
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Electronic Structure of Bilayer Graphene by Raman Scattering
采用不同激光激发能的共振拉曼光谱研究了双层石墨烯的电子结构。实验测量了石墨的Slonczewski-Weiss-McClure模型的参数值，其中一些参数值与以前报道的石墨的参数值有很大的不同，特别是与电子和空穴的有效质量差有关的参数值。从实验数据中也得到了双层石墨烯中两个TO声子分支的分裂。我们的研究结果具有双层石墨烯电子器件的影响。
2007-08-09 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
Flat-band optical phonons in twisted bilayer graphene
本文建立了扭曲双层石墨烯晶格动力学的连续介质模型，发现高频面内声子模式在近似条件下出现平带和有限魔角，并指出恢复势使精确建模中魔角消失，且声子平带化可通过扭曲角调控并可由光谱学观测。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable phonon magnetic moment in bilayer graphene
本文提出第一性原理量子方法计算固体声子磁矩，在栅控双层石墨烯中发现经典理论无法解释的显著且栅压可调磁矩，证明量子处理的必要性。
2023-04-22 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
Electron-phonon interaction during optically induced ultrafast magnetization dynamics of Au/GdFeCo bilayers
光加热后GdFeCo电子的温度演化在GdFeCo的全光开关中起着关键作用，并且主要由电子和声子之间的耦合强度决定。通常，金属中的电子-声子耦合的强度是通过监测光加热后反射率的变化，然后用一个简单的双温度热模型分析瞬态反射率来推导的。在磁性金属中，不能假设反射率的变化仅取决于电子和声子温度，因为金属的反射率也取决于磁化强度。为了推导GdFeCo中的电子-声子耦合常数，我们分析了GdFeCo电子在光加热后Au和GdFeCo双层膜中的热输运。我们利用Au层的反射率来监测Au声子的温度演化。通过用热模型解释双层膜对加热的响应，我们确定GdFeCo中的电子-声子耦合常数为6 x 10^17 W/（m^3-K），对应于GdFeCo中的电子-声子弛豫时间约为150 fs。
2016-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted photoluminescence of bilayer MoS$_2$ from first principles
Wayne State University（韦恩州立大学）
本研究通过第一性原理方法，探讨双层二硫化钼中声子辅助光致发光的机制，揭示了声子对光致发光的影响及应变对其的影响。
2025-09-17 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
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
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
Measurement of graphite tight-binding parameters using high field magneto-reflectance
红外反射光谱在4K的领域高达31 T。观测到了类薛定谔（K点）和类狄拉克（H点）朗道能级跃迁，并利用Slonczewski-Weiss-McClure模型分析了它们的磁场色散.的频带参数的值进行评估，而不使用复杂的电导率峰线形分析。在这项工作中，几个较少探索的能带参数确定的实验结果，它们是已知的，导致电子-空穴的不对称性和开放的能隙之间的电子和空穴带在多层和双层石墨烯系统。
2011-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Due to the absence of matching carbon atoms at honeycomb centers with carbon atoms in adjacent graphene sheets, theorists predicted that a sliding process is needed to form AA, AB, or ABC stacking when directly converting graphite into sp3 bonded diamond. Here, using twisted bilayer graphene, which naturally provides AA and AB stacking configurations, we report the ultrafast formation of a transient 2D diamond-like structure (which is not observed in aligned graphene) under femtosecond laser irradiation. This photo-induced phase transition is evidenced by the appearance of new bond lengths of …
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic properties of graphene bilayers
采用路径积分分子动力学（PIMD）模拟方法研究了石墨烯双层膜的热力学性质，考虑了振动模式的量子化和非谐效应。双层石墨烯已经在12和1500 ° K之间的温度下研究了零外部应力，使用LCBOPII有效势。我们集中在热膨胀，面内和面外的压缩性，和比热。我们的双层石墨烯的结果的意义的额外的见解是从与单层石墨烯和石墨的PIMD模拟获得的数据进行比较。他们还分析了石墨的实验数据。研究了零点效应和热效应对双层石墨烯的面内面积和“实”面积的影响。面内区域的热膨胀系数$α_{xy}$在低温下为负，在$T \gtrsim$ 800 K时为正。在$T \approx 220$ ~K处，最小$α_{xy}$为$-6.6 \times 10^{-6}$ K $^{-1}$。发现石墨烯双层的面内（$χ_{xy}$）和面外（$χ_z$）压缩率都随着温度的升高而增加，并且低于单层石墨烯的压缩率，高于石墨的压缩率。在300 K时，我们发现双层$χ_{xy} = 9.5 \times 10^{-2}$的$^2$ /eV和$χ_z = 2.97 \times 10^{-2}$ GPa $^{-1}$。从模拟得到的比热的结果进行了比较与那些给出的谐波近似的振动模式。这种方法在低于200 ° K的温度下非常精确。
2020-01-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Phonons in Twisted Bilayer Graphene
我们从理论上研究了不同旋转角度下AA-堆叠、AB-堆叠和扭曲双层石墨烯中的声子色散。计算采用Born-von-Karman模型计算层内原子间相互作用，采用Lennard-Jones势计算层间相互作用。结果表明，堆积阶数对离面声学声子模的影响最大。扭曲双层石墨烯和AA-或AB-堆叠双层石墨烯中的声子态密度的差异出现在声子频率范围90 - 110 1/cm中。扭曲双层石墨烯导致新的声子分支的出现-称为纠缠声子-其起源于布里渊区中来自不同高对称方向的声子模式的混合。纠缠声子的频率强烈地依赖于旋转角，并且可以用于非接触识别石墨烯样品中的扭转角。所得到的结果和表列的频率的声子在扭曲的双层石墨烯的实验拉曼数据的解释和确定这些材料系统的热导率是重要的。
2013-05-06 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
