Ab initio Electron Mobility and Polar Phonon Scattering in GaAs
在极性半导体和氧化物中，电子-声子（\textit{e} -ph）相互作用的长程性质是从第一原理计算电荷输运的瓶颈。在这里，我们开发了一个有效的从头计算方案，计算和收敛的\textit{e} -pH弛豫时间（RT）和电子迁移率在极性材料。我们将我们的方法应用于GaAs，其中使用Boltzmann方程与状态相关的RT，我们计算的迁移率与实验在250 $-$ 500~K。还分析了$e$ -ph共振隧穿谱和声子对谷内和谷间$e$ -ph散射的贡献。我们的工作使有效的从头计算的极性材料中的运输和载流子动力学。
2016-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic effects on infrared spectra of GaAs and GaP
通过对体材料GaAs和GaP的研究，从第一性原理出发，给出了详细的红外光谱及其温度依赖关系。精细功能和低温趋势的预测响应证实了实验。光谱是从远红外线到带心光学声子频率的两倍来计算的。治疗依赖于电介质的极化和声子-声子相互作用的理论的最新发展。
2004-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Relaxation of a nonequilibrium phonon distribution induced by femtosecond laser irradiation
超快激光照射固体导致材料的电子和声子子系统内部和之间的热力学不平衡。由于电子-电子和声子-声子碰撞，两个子系统在特征热化时间内弛豫到各自新的热力学平衡，这对它们中的每一个都是不同的。此外，它们通过电子-声子耦合来平衡它们的温度。电子非平衡态的弛豫及其对电子-声子耦合的影响已经有了许多研究，人们对此也有了很好的理解，而声子子系统中的非平衡态通常被忽略，非平衡态声子对其他弛豫过程的影响也不清楚。我们的计算表明，电子和声子之间的能量转移率的显着差异取决于非平衡分布假设的声子或不。在这里，我们提出了一个模型来研究非平衡声子子系统的弛豫。声子之间的碰撞在玻尔兹曼积分的框架内描述。由此，可以提取依赖于能量的弛豫时间并将其插入弛豫时间方法中。在这个模型的框架内，我们研究了超快激光辐照下声子分布的热化。我们表明，这种分布的热化时间是几百皮秒的顺序。此外，我们讨论了费米分布的电子和非平衡声子之间的能量转移，并比较这两个子系统中的平衡分布的能量转移。
2017-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-limited electron mobility in Si, GaAs and GaP with exact treatment of dynamical quadrupoles
本文提出了一种计算半导体中电子-声子自能和载流子迁移率的新方法。我们的实现不需要一个本地化的基集插值的电子-声子矩阵元素，具有的优点是，计算可以很容易地自动化。在密集的$\mathbf{q}$网格上，利用傅立叶变换和从头算模型对散射势进行插值，以描述由偶极子和四极子产生的长程势。为了显著降低计算成本，我们利用晶体对称性，并采用线性四面体方法和双网格积分方案，结合布里渊区的滤波技术。我们报告的电子迁移率在Si，GaAs和GaP与这种新的方法获得的结果。
2020-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Lifetime of sub-THz coherent acoustic phonons in a GaAs-AlAs superlattice
我们测量了用飞秒激光脉冲激发和探测的GaAs-AlAs超晶格中的区心340 GHz纵向声子模的寿命。通过比较在室温和液氮温度下进行的测量，我们分离的固有（声子-声子散射）和非固有的贡献声子弛豫。估计室温下的固有寿命为0.95纳秒相比，散装GaAs的计算和实验数据。结果表明，室温下~ 0.3THz声子处于Akhiezer区和Landau-Rumer区的声子-声子弛豫过渡区。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles mode-by-mode analysis for electron-phonon scattering channels and mean free path spectra in GaAs
通过结合线性化电子-声子（e-ph）Boltzmann输运方程的积分-微分形式的精确解和由极Wannier插值方法得到的e-ph耦合矩阵，提出了一个研究极性材料电子散射通道和输运性质的第一性原理框架.在整个计算过程中不需要特别的参数，GaAs是一种研究得很好的极性材料，被用作一个例子来演示这种方法。在这项工作中，远程和短程的贡献，以及谷内和谷间的过渡e-ph相互作用（EPI）已定量解决。促进这种模式的模式分析，我们发现，在GaAs中，压电散射是可比的变形势散射电子散射的声学声子在EPI即使在室温下，并作出了显着的贡献的流动性。此外，我们取得了很好的协议与实验数据的迁移率，并确定与平均自由程130和210 nm之间的电子占主导地位的电子输运在300 K。这些信息提供了更深入的理解电子输运在GaAs中，所提出的框架可以很容易地应用到其他极性材料。
2016-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Dispersion models describing coupled systems in doped crystals. II. Infrared phonon excitations in GaAs single crystals and phonon-plasmon coupling in Zn-doped GaAs
Masaryk University（马萨里克大学）；Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；New Mexico State University（新墨西哥州立大学）；Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic（捷克科学院物理研究所）
研究在广义色散框架内对本征和锌掺杂砷化镓进行温度相关红外研究，用特定分布拟合多组数据，再现耦合演变，观察到法诺型不对称，所得光学常数具一致性，为模拟红外光学性质提供定量工具。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Observation of Nonequilibrium Carrier Distribution in Ge, Si and GaAs by Terahertz-pump--Terahertz-probe Measurements
我们比较了所观察到的强饱和的自由载流子吸收在n型半导体在300 K的太赫兹频率范围内时，单周期脉冲强度高达150 MW/cm 2。在锗的情况下，在中间太赫兹脉冲能量处发生吸收的小增加。通过时间分辨的太赫兹泵浦/太赫兹探测测量来监测自由载流子吸收的恢复。在短的探测延迟时间，锗的频率响应不能通过Drude模型拟合。我们把这些独特的现象Ge的动态过剩的高迁移率伽马导带谷。
2009-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electron Scattering and Hybrid Phonons in Low Dimensional Laser Structures made with GaAs/AlxGa1-xAs
本文从理论和数值上研究了GaAs/Al_xGa_（1-x）As双异质结的混合声子模及其与电子的相互作用。更具体地说，我们已经计算了电子捕获内的对称量子阱通过发射的混合声子。我们的研究表明，通过混合声子的捕获率是匹配的介电连续（DC）模型和铝的浓度，这是一个重要的参数，用于控制发光二极管（LED）中的电子捕获过程中预测的速率。
2009-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum wires from coupled InAs/GaAs strained quantum dots
采用八带应变相关的k点p哈密顿量计算了无限一维垂直耦合InAs/GaAs应变量子点阵列的电子结构。耦合的量子点形成独特的量子线结构，其中，迷你带宽度和有效质量由岛之间的距离d控制。作为d的函数计算了微带结构，并且示出了当d>4 nm时，微带比光学声子能量窄，而第一和第二微带之间的间隙大于光学声子能量。这导致减少的光学声子散射，提供改进的量子线在高温下的行为。这些微带特性对于布洛赫振荡也是理想的。
1998-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for excitonic polarons in InAs/GaAs quantum dots
利用强磁场下的光致发光激发光谱研究了几种自组装InAs/GaAs量子点系综的带间跃迁。在光谱中观察到定义良好的共振。在所有样品中观察到两个跃迁之间的强反交叉，这不能用纯激子模型来解释。混合激子-LO声子态之间的耦合使用Fröhlich哈密顿量计算。激子极化子的能量以及带间跃迁的振子强度被确定。当两个激子-LO声子态具有足够接近的能量，且声子占据相差一个时，预测了一个反交叉。一个很好的协议之间的计算和实验数据证明激子极化子的存在。
2006-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the Effective Mass on ab initio Phonon-limited Electron Mobility of GaAs
本研究基于DFT+$U$方法与玻尔兹曼输运方程，系统探讨了能带结构修正（特别是电子有效质量）对GaAs声子限制电子迁移率的影响，发现迁移率与有效质量遵循幂律关系，且结果与实验及GW方法高度吻合。
2025-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Reduced thermal conductivity of epitaxial GaAs on Si due to symmetry-breaking biaxial strain
在Si上外延生长III-V族半导体是硅光子学的一种有前途的途径。在生长过程中产生的螺纹位错和残余热应力预计会影响III-V族半导体的热导率，这对于构建在该平台上的光子器件的有效散热至关重要。在这项工作中，我们结合了非接触激光诱导瞬态热光栅技术与从头算声子模拟研究在硅外延GaAs基缓冲层的面内热输运，用于制造III-V族量子点激光器。令人惊讶的是，我们发现一个显着减少的GaAs的面内热导率，高达19%，作为一个小的面内双轴应力为250 MPa的结果。利用从头算声子计算，我们将这种效应归因于面内双轴应力引起的声子-声子散射的增强，这打破了GaAs的立方晶体对称性。我们的研究结果表明，在硅上的外延III-V族层中消除残余热应力，以避免热导率的降低，促进散热的重要性。此外，我们的研究结果展示了潜在的手段，有效地控制固体与外部应变/应力的热导率。
2019-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Experimental determination of the bare energy gap of GaAs without the zero-point renormalization
由于电子-声子相互作用，简单带绝缘体如GaAs的能隙是温度的强函数。有趣的是，来自零点声子的扰动也被预测会导致绝对零度下能隙的显著（百分之几）重整化，但其值在理论上和实验上都很难估计。鉴于实验证据[Bhattacharya等人，物理修订版信函114，047402（2015）]，强烈支持激子吸收边在低温下的指数加宽（Urbach尾）是这种零温度电子-声子散射的表现，我们认为Urbach焦点的位置是零温度未重整化间隙。GaAs的实验得到零温裸能隙为1.581 eV，因此重整化估计为66 meV。
2019-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast nonadiabatic phonon renormalization in photoexcited single-layer MoS$_2$
本文结合从头算含时Boltzmann方程和多体声子自能计算，研究了光激发单层MoS$_2$中动量与模式分辨的非绝热声子重整化，揭示了多谷拓扑主导的各向异性热化路径及声子反常演化，为定制电声子弛豫通道提供指导。
2023-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Nonequilibrium Lattice Dynamics of Black Phosphorus
黑磷由于其高度的各向异性特性，最近引起了人们的极大关注。各种超快光学光谱已被应用于探测光激发的载流子响应，但互补晶格响应仍然没有解决。在这里，我们采用飞秒电子衍射来探讨结构各向异性如何影响光激发后的晶格动力学。我们观察到两个时间尺度的晶格响应，我们归因于电子-声子和声子-声子热化。扶手椅和锯齿形方向之间的显着差异进行观察，表明非热状态的晶格持续到~60 ps。这种非热状态的特征在于与平衡态相比，原子振动的各向异性被修改。我们的研究结果提供了见解，在电子-声子以及声子-声子耦合，并承担任何黑磷在非平衡条件下的应用直接相关。
2020-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Wannier interpolation of the electron-phonon matrix elements in polar semiconductors: Polar-optical coupling in GaAs
本文将电子-声子矩阵元的Wannier插值推广到极性半导体中的偏振光耦合情形。我们验证我们的方法发展对实验，通过计算的电子带的宽度，由于电子-声子散射GaAs，原型极性半导体。计算的宽度，然后用来估计在GaAs中的临界点处的激子的加宽和热电子的电子-声子弛豫时间。我们的研究结果与现有的实验数据吻合得很好。最后，我们表明，虽然Fröhlich相互作用是主要的散射过程的电子/空穴接近谷最小值，在协议与低场传输结果，在较高的能量，谷间散射占主导地位的热电子或空穴的弛豫动力学。极化光耦合的插值能力为半导体和热电材料的光吸收和输运性质的计算开辟了新的前景。
2015-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spin lifetimes of electrons injected into GaAs and GaN
GaAs和GAN中电子的自旋弛豫时间是用一个模型确定的，该模型包括声子和电离杂质的动量散射，以及Elliot-Yafet，D 'yakonov-Perel和Bir-Aronov-Pikus机制的自旋散射。使用从经验赝势得到的长程紧束缚哈密顿量产生的精确频带。推断的自旋弛豫寿命的温度依赖性与GaAs中的测量值一致。我们进一步表明自旋寿命随注入电子能量的增加而迅速减小，并在纵向光学声子能量处达到局部最大值。我们的计算预测，纯GAN中的电子自旋寿命在所有温度下都比GaAs中长约3个数量级，这主要是由于较低的自旋轨道相互作用和较高的导带态密度。
2003-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Delayed formation of coherent LO phonon-plasmon coupled modes in n-type and p-type GaAs measured using a femtosecond coherent control technique
利用一对共线的飞秒激光脉冲进行了相干控制实验，以操纵p型和n型GaAs中的纵光学（LO）声子-等离子体激元耦合（LOPC）模。通过调节脉冲间隔，在两个样品中观察到了明显不同的响应。为了理解所得到的结果，提出了一个考虑延迟形成相干LOPC模式的唯象模型。该模型表明相干LOPC模的寿命起着关键作用，相干LO声子的干涉连续激发两个泵浦脉冲强烈影响相干LOPC模的操作。
2012-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal engineering in low-dimensional quantum devices: a tutorial review of nonequilibrium Green's function methods
自从声子的量子化热导被发现以来，量子器件的热工程就引起了人们的广泛关注。虽然在宏观体系中声子很容易被淹没在众多的激发态中，但在纳米尺度的低维体系中，即使在室温下，声子的量子行为也是显著的。特别是在纳米输运器件中，当输运长度小于声子的体平均自由程时，声子将以准弹道方式运动。研究表明，声子非平衡格林函数方法（NEGF）是研究纳米尺度声子量子输运的有效方法。在本教程中，使用NEGF方法讨论了量子器件热工程的两个方面。一个涵盖了纯声子的输运性质;另一个关注的是热电子效应，它通过温度梯度操纵其他自由度，如电荷，自旋和谷。对于每一部分，我们首先概述了基本的理论形式，然后提供了一个模型或现实材料的相关研究的综述。特别注意的是声子拓扑结构和广义声子NEGF方法。最后，本文对全文进行了总结和展望.
2018-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Coupled transport of phonons and carriers in semiconductors: A case study of n-doped GaAs
我们提出了一个通用的耦合电子-声子玻尔兹曼输运方程（BTEs）计划，旨在捕捉两个相互作用系统的相互阻力。将基于密度泛函理论的非简谐声子-声子相互作用的第一性原理计算与电子-声子相互作用的物理模型相结合，应用我们的耦合BTE方法计算了n掺杂砷化镓的热导率、迁移率、Seebeck系数和Peltier系数.测量的低温增强塞贝克系数被捕获使用的解决方案的完全耦合的电子-声子BTE，而未耦合的电子BTE未能做到这一点。这项工作深入了解了半导体中电荷和热传输的基本性质，并推进了预测性从头计算方法。我们讨论了我们工作的可能扩展。
2020-02-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High-field transport and hot electron noise in GaAs from first principles: role of two-phonon scattering
半导体中的高场电荷输运具有重要的理论意义和实用价值。虽然低场输运的\textit{ab initio}处理已经发展得很好，但高场输运的处理却少得多，特别是对于据报道与GaAs相关的多声子过程。在这里，我们报告的高场输运性质和电流功率谱密度（PSD）的GaAs中的第一性原理，包括壳层上的双声子（2 PH）散射的计算。上壳2 PH散射率被发现定性地改变高场分布函数，通过增加动量和能量弛豫率，以及有助于显着的谷间散射。这一发现调和了一个长期存在的分歧，在GaAs谷间散射的强度从运输和光学研究推断。PSD随电场的特征非单调趋势在该理论水平上未被预测。我们的工作表明，如何\textit{ab initio}计算高场输运和噪声可能被用来作为一个严格的测试在半导体中的电子-声子相互作用。
2022-07-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Imaging nonequilibrium atomic vibrations with x-ray diffuse scattering
一个多世纪以来，X射线散射一直是确定晶体材料平衡结构的最有力工具。偏离完美的周期性，例如由于原子的热运动，降低了布拉格峰的强度，并在漫散射背景中产生结构。在非弹性中子散射成为研究晶格动力学的首选技术之前，热漫散射（TDS）分析已用于在相对简单的情况下确定原子间力常数和声子色散。随着强同步X射线源的出现，人们对TDS测量声子色散重新产生了兴趣。从这些源发出的相对短的X射线脉冲也使得能够在时域中测量声子动力学。以前的实验对非平衡声子的时间分辨率和/或相对较长的波长激发的限制。在这里，我们提出了第一个图像的非平衡声子在整个布里渊区的光激发III-V族半导体，磷化铟和锑化铟，使用皮秒时间分辨漫散射。在每种情况下，我们发现，晶格保持不平衡的几百皮秒至纳秒激光激发后。非平衡人口占主导地位的横向声学声子，在InP是沿着高对称性方向。这一结果对深入研究固体中的电子-声子和声子-声子耦合具有广泛的意义。
2010-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Coherent phonon induced optical modulation in semiconductors at terahertz frequencies
原子和分子气体中的电子和振动非线性的相干调制的强烈的几个周期的脉冲已被用于高谐波产生的软X射线和阿秒制度，以及拉曼频率梳跨越多个倍频程从太赫兹到千兆赫的频率区域。原则上，由于固体和液体的高非线性极化率密度，可以有效地激发类似的高阶非线性过程。在本文中，我们证明了声子调制的光学指数的Si和GaAs的激发和探测附近的直接带隙，分别在~3.4 eV和~3.0 eV。利用10 fs激光脉冲激发Si（001）的纵光学（LO）声子和GaAs（001）的LO声子-等离子体激元耦合模，产生大幅度相干纵光学偏振，对反射的探测光进行有效的振幅和相位调制。在Si和GaAs中的振幅和相位调制的组合作用分别产生具有超过100和60 THz带宽的声子频率梳。
2013-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Lattice Dynamics in Monolayer MoS2
利用电子-声子和声子-声子相互作用的第一性原理计算结合含时Boltzmann方程，研究了单层MoS 2中电子和声子的耦合非平衡动力学.在电子-声子散射中严格的相空间约束被发现深刻地影响激发电子和空穴的衰变路径，限制声子的发射到靠近布里渊区中的几个高对称点的晶体动量。由于声子发射的动量选择性，非平衡晶格动力学的特点是出现了一个高度各向异性的人口的声子在倒易空间中，持续高达10 ps，直到热平衡恢复声子-声子散射。实现对晶格的非平衡动力学的控制可以提供未探索的机会来选择性地增强二维晶体的声子群，从而在亚皮秒时间尺度上瞬时地定制电子-声子相互作用。
2021-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Poole-Frenkel Effect and Phonon-Assisted Tunneling in GaAs Nanowires
我们目前的电子输运测量GaAs纳米线生长的无催化剂的金属有机化学气相沉积。尽管纳米线掺杂有相对高浓度的替代杂质，我们发现它们的电阻非常高。通过测量足够高的纵横比纳米线单独在原位，我们解耦的接触的作用，并表明，这种半绝缘的电行为是陷阱介导的载流子传输的结果。我们观察到普尔-弗伦克尔运输跨越声子辅助隧穿在较高的领域，与隧穿时间主要取决于基本的物理常数的理论预测。通过使用原位电子束照射的单个纳米线，我们探测的纳米线电子传输时，自由载流子可用，从而揭示了接触的性质。
2010-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of local chemistry and structure on thermal transport in doped GaAs
使用第一性原理的方法，我们分析的\textit{DX}中心形成的S，Se和Te掺杂原子对GaAs的热导率的影响。我们的结果与实验结果吻合得很好，并揭示了每种缺陷的显著不同影响背后的物理机制。我们建立了一个因果链连接的掺杂剂的电子结构的大块固体的热导率，宏观输运系数。具体而言，孤对电子的存在导致形成结构不对称的\textit{DX}中心，其引起入射声子的共振散射。当这些共振影响与热输运最相关的光谱部分时，它们的影响被放大。我们发现，这些共振与本地化的振动模式在扰动声子谱。最后，我们通过对缺陷结构的能量景观的详细分析，说明了能量景观中平坦的相邻极小值与共振声子散射之间的联系。
2019-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Influence of band occupation on electron-phonon coupling in gold
本文研究了金中非平衡密度分布对电子-声子耦合的影响，发现其对描述子系统间能量交换的耦合参数有显著作用，挑战了仅凭电子温度预测电子-声子耦合的传统观点。
2023-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio time-dependent GW approach for nonequilibrium exciton-phonon coupled dynamics across momentum space
University of Southern California（南加州大学）；University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Tamkang University（淡江大学）；Stanford University（斯坦福大学）；University of Washington（华盛顿大学）
研究材料非平衡激子-声子耦合动力学面临挑战。提出从头算含时绝热GW方法，纳入全有限动量耦合，可实时模拟。通过研究单层WSe2中激子跃迁验证，揭示其超快能谷间动力学，建立了相关非平衡格林函数框架。
2026-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous study of acoustic and optic phonon scattering of electrons and holes in undoped $\mathrm{GaAs}$/$\mathrm{Al_{x} Ga_{1-x} As}$ heterostructures
本研究利用非掺杂 GaAs/AlGaAs 异质结构，通过电阻率温度依赖性测量，在 1.6-92.5K 范围内同步研究了二维电子和空穴的声学与光学声子散射，提取了耦合常数和 LO 激活能，验证了该方法的有效性。
2024-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport and relaxation of current-generated nonequilibrium phonons from nonlocal electronic measurements
我们研究声子产生的电流在铂纳米线，通过测量电阻的另一个纳米线从第一个隔离的绝缘间隔。对于薄间隔，电阻在低温下随电流几乎呈线性变化，而对于较厚的间隔出现额外的二次贡献。这些观察表明，非热分布的电流产生的声子，通过强非线性动力学过程，而不是少数声子散射放松。我们的研究结果提供了深入了解纳米尺度下的非平衡声子动力学，这可能有助于电子纳米器件的有效热管理。
2021-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-phonon infrared processes in semiconductors
我们报告我们的详细计算的GaAs和GaP的红外光谱的第一原理，和类似的钻石型光谱，最近已经计算正在进行的努力。
2004-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium phonon dynamics beyond the quasiequilibrium approach
用简化的方式描述固体的非平衡态是超快动力学领域的一个挑战。本文通过求解玻尔兹曼输运方程（BTE），研究了固体中三声子散射引起的声子热化。的BTE的数值解表明，横向声学和纵向声学（LA）声子温度是不明确的弛豫过程中，表明准平衡近似的故障。在弛豫的初始和最终阶段，分别观察到热声子和冷声子的发展以及从低能声子到高能声子的反向能量流。提出了一个极小模型，将后者与LA声子能量的幂律衰减联系起来。
2017-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Gallium Arsenide Thermal Conductivity and Optical Phonon Relaxation Times from First-Principles Calculations
本文采用第一性原理晶格动力学方法计算了GaAs晶体的热导率。谐波和立方力常数通过将它们拟合到来自密度泛函理论计算的力-位移数据而获得。利用简谐力常数构造的动力学矩阵计算声子色散，利用费米黄金定则计算声子弛豫时间。计算的GaAs热导率与实验数据吻合良好。得到了热导累积随声子平均自由程和波长的变化关系。我们的研究结果预测在纳米尺度下GaAs的热导率有显著的尺寸效应。研究了光学声子的弛豫时间及其在不同散射通道中的贡献。这些信息将有助于理解热声子效应的GaAs基器件。
2013-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Instantaneous Intervalley Transition just at the Franck-Condon State in the Conduction Band of GaAs
我们提出了GaAs中Franck-Condon态谷间跃迁的两种可能的量子微观机制。第一个是同时组合的库仑弹性跃迁的两个电子，从原来的光激发$Γ$谷的相互相反的L和-L谷的布里渊区。第二种是电子通过冻结声子从$Γ$谷到L谷的“弹性”散射，根据光激发的弗兰克-康登原理，冻结声子不是在激发态中新产生的，而是已经存在的，是从起始基态继承的。令人惊讶的是，我们可以从理论上表明，这种弹性电子-声子散射给出了几十飞秒量级的极快时间常数，以及上述弹性电子-电子散射。
2015-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical and Electronic Properties of Ferromagnetic GaMnAs Using Ultrafast Coherent Acoustic Phonons
超快双色泵浦-探测测量，涉及相干声学声子（CAP）波，同时提供了信息的机械性能和铁磁GaMnAs的电子结构。Ga_（1-x）Mn_xAs（0.03<x<0.07）的弹性常数C_（11）系统地小于GaAs。发现GaMnAs的C11和Vs都随温度增加（78 K<T<295 K），再次与GaAs中的相反行为形成对比。此外，基本的带隙（在E0临界点）的Ga 1-xMnxAs被发现稍微移动到更高的能量与Mn浓度。
2012-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Green's Function Approach to Phonon Transport in Defective Carbon Nanotubes
我们已经开发了一种新的理论形式主义声子输运纳米结构中使用非平衡声子格林函数技术，并已将其应用于有缺陷的碳纳米管的热传导。碳纳米管中的低温热导的普遍量子化可以观察到，即使在存在局部结构缺陷，如空位和Stone-Wales缺陷，因为长波长的声学声子不被局部缺陷散射。然而，在室温下，热导是严重影响缺陷散射，因为入射声子散射的缺陷周围的局部声子。我们发现一个显着的变化，从量子到经典功能的热输运通过缺陷碳纳米管随着温度的升高。
2006-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport and noise of hot electrons in GaAs using a semi-analytical model of two-phonon polar optical phonon scattering
提出基于 Fröhlich 机制的双声子散射半解析输运模型，消除从头算近似，准确预测 GaAs 漂移速度与散射率，揭示电流噪声非单调趋势源于空间电荷畴形成而非谷间散射。
2023-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Anomalously low thermal conductivity of two-dimensional GaP monolayers: A comparative study of the group GaX (X = N, P, As)
随着二维氮化镓（GAN）平面蜂窝结构的成功合成，二维GAN的声子输运性质得到了报道。然而，通过用N取代同一主族中的其他元素，在Ga基材料中的热输运仍然不清楚，这是更广泛的应用。本文基于第一性原理计算，对二维GaX（X = N，P，As）的声子输运性质进行了全面的研究.发现GaP的热导率（1.52 Wm-1 K-1）出乎意料地超低，这与GAN和GaAs形成鲜明对比，尽管它们具有类似的蜂窝几何结构。基于PJTE理论，GaP和GaAs稳定在屈曲结构中，不同于GAN的平面结构。与GAN和GaAs相比，GaP具有最强的声子非谐性，因此存在较强的声子-声子散射。在给定电子结构的情况下，我们对声子输运有了更深的认识，即由于弯曲结构的存在，GaP中电子的离域受到了限制。因此，P原子的非成键孤对电子在热搅动时诱导非线性静电力，导致晶格中声子非谐性增加，从而降低热导率。我们的研究为蜂窝结构GaX单分子膜中声子输运提供了基础性的认识，这将丰富未来二维材料中纳米声子输运的研究
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of the infrared transmission through a single doped GaAs quantum well in an external magnetic field: Evidence for polaron effects
在高达33 T的磁场中，对一系列不同掺杂水平的GaAs单量子阱进行了精确的远红外绝对磁透射实验。用多层介质模型模拟了透射谱。提取了光学响应函数的虚部，它揭示了与电子-声子相互作用有关的新的奇异特征。除了由于GaAs的纵光学（LO）声子引起的预期极化效应外，还观察到一种新的载流子浓度依赖的与界面声子的相互作用。一个简单的物理模型被用来试图量化这些相互作用，并探索它们的起源。
2009-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
GaAs/GaP Superlattice Nanowires for Tailoring Phononic Properties at the Nanoscale: Implications for Thermal Engineering
该研究通过实验与DFPT计算揭示了GaAs/GaP超晶格纳米线中声子色散和电子带隙的可调性，证明纳米尺度材料工程可定制声子特性并为热工程开辟新途径。
2023-09-22 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
Phonon-assisted tunneling in Jahn-Teller E$ \times $e impurity centers in crystals
Institute of Physics, University of Tartu（塔尔图大学物理研究所）
研究晶体中Jahn-Teller E×e杂质中心的声子辅助隧穿机制，揭示了二次振动相互作用对隧穿相干性的影响。
2026-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Advancing Simulations of Coupled Electron and Phonon Nonequilibrium Dynamics Using Adaptive and Multirate Time Integration
本文提出利用自适应和多速率时间积分方法求解耦合电子与声子的实时玻尔兹曼方程，在相同精度下实现10倍加速，大幅扩展了材料非平衡动力学模拟的时间尺度和系统规模。
2024-12-18 cond-mat.mtrl-sci
A nonequilibrium Green's function study of thermoelectric properties in single-walled carbon nanotubes
采用非平衡格林函数方法研究了单壁碳纳米管（SWCNT）中的声子和电子输运。在含有$mod(n,3)\not=0$的锯齿形单壁碳纳米管（$n$，0）中，热导主要由声子输运引起，而电子的贡献很小.在这种类型的SWCNT中，品质因数（$ZT$）的最大值为约0.2。由于塞贝克系数增强，较窄的SWCNT中的$ZT$要大得多。$ZT$在扶手椅型SWCNT中较小，其中塞贝克系数由于零带隙而较小。研究发现，原子团簇同位素掺杂能明显降低声子热导，提高$ZT$值。单轴拉伸和压缩应变在整个频率范围内抑制声子，导致声子热导在整个温度范围内减小。有趣的是，拉伸应变对声子输运的影响比压缩应变更严重，因为在拉伸应变$ε>0.05$下，高频$G$模式被完全滤除。应变对电子能带结构的子带边缘也有重要影响，使电子透射函数中的阶跃平滑。由于电子电导的降低克服了热导的降低，因此应变使$ZT$降低。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Electron Dynamics In Pump-Probe Spectroscopy: Role Of Excited Phonon Populations
我们研究了激发声子布居的非平衡电子的弛豫率使用非平衡格林函数形式主义的作用。声子性质的瞬态修改占自洽解决电子和声子格林函数的戴森方程。泵浦引起的变化表现在电子和声子谱函数。我们发现，激发态声子布居抑制非平衡电子的衰减率，由于增强声子吸收。声子占据的增加也将非平衡衰变率和平衡散射率分开。的衰减率被发现是时间依赖性的，这是说明在实验观察到的光激发$\mathrm{Bi}_{1.5}\mathrm{Sb}_{0.5} \mathrm{Te}_{1.7}\mathrm{Se}_{1.3}$的人口衰减。
2018-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Dynamic mode decomposition of nonequilibrium electron-phonon dynamics: accelerating the first-principles real-time Boltzmann equation
本文提出基于动态模态分解（DMD）的数据驱动方法，加速第一性原理实时玻尔兹曼方程模拟，仅需约10%时间窗口即可预测电子-声子非平衡动力学至稳态，并揭示微观弛豫机制。
2023-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Electron-Phonon Interaction in Embedded Semiconductor Nanostructures
研究了在连续介质弹性理论中，半导体纳米结构中声学声子的变化，包括应变引起的修正。采用{ \em ab initio}密度泛函理论计算有效弹性常数。计算了埋在GaAs势垒材料中的球形InAs量子点的电子-声子耦合。它的强度被证明是抑制相比，散装声子的假设。
2006-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Diameter dependence of the temperature dynamics of hot carriers in photoexcited GaAsP nanowires
纳米线具有准一维结构，其结构和光电特性与薄膜纳米线不同。它们越薄，这些差异就越大，特别是在载流子-声子散射和热导率方面。在这项工作中，我们提出了飞秒瞬态吸收测量两种不同的直径，36和51 nm的GaAs 0.8P0.2纳米线。结果表明，较薄的纳米线比较厚的纳米线在更高的温度下维持更长时间的热载流子。我们解释的观察表明，在较薄的纳米线，建立一个热声子瓶颈比在较厚的纳米线更容易，因为增加的声子散射在NW侧壁，这有利于建立一个大的声子密度。在载流子弛豫过程期间发射的大量光学声子产生声学声子的非平衡群体，其在薄纳米线中传播效率较低。这使得可能的声-光声子上转换过程更容易，这缩短了LO声子寿命，导致载流子冷却的减慢。重要的观察，薄纳米线的载流子温度高于厚纳米线已经在开始的热载流子制度表明，声子介导的散射过程中的非热制度发挥了重要作用，至少在这里研究的载流子密度（8x 1018 - 4x 1019 cm-3）。我们的研究结果还表明，声子在晶体缺陷的边界散射是可以忽略不计相比，在NW侧壁的表面散射。
2021-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Markovian hole spin kinetics in $p$-type GaAs quantum wells
基于全微观动力学自旋Bloch方程方法，我们研究了$p$型GaAs量子阱中重空穴自旋退相的非马尔可夫效应。当平均自旋进动时间小于动量弛豫时间时，非马尔可夫效应表现为自旋退相。当非马尔可夫效应重要时，自旋退相变得更慢。此外，我们还预测了由于非马尔可夫空穴-纵向光学声子散射的记忆效应而产生的量子自旋拍频。
2007-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Nonequilibrium Enhancement of Electron-Phonon Interaction in 2H-MoTe$_2$
该研究结合时间分辨极紫外光电子能谱与约束密度泛函微扰理论，揭示光激发载流子密度可调控2H-MoTe$_2$中非平衡电子-声子相互作用，为驱动固体中弛豫路径的调控提供了微观机制理解。
2025-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Energy renormalization and Mott transition in n-GaAs and n-GaN
本文研究了n-GaAs和纤锌矿型n-GaN中载流子有效质量的重正化和带隙变窄在较宽的温度和掺杂浓度范围内的变化。计算是基于格林函数形式主义。与以前的工作相反，我们考虑的区域以及以上的莫特过渡。特别注意施主子带的形成和莫特跃迁的条件。我们还考虑了光学声子引起的影响。后者强烈依赖于掺杂水平，因为动态筛选。结果表明，在n-GaN中可以设置三个特定的掺杂水平。它们分别对应于1）Mott跃迁，2）光学声子-等离子体激元的共振放大，3）光学声子的全动态屏蔽。与n-GaN的情况相反，由于n-GaAs具有较强的导带非抛物线性，不能实现全动态屏蔽效应。
2015-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic theory of spin relaxation in self-assembled In$_{1-x}$Ga$_x$As/GaAs quantum dots at zero magnetic field
本文采用全原子理论计算了零磁场下自组装In $_{1-x}$ Ga $_x$ As/GaAs量子点中电子和空穴的自旋翻转时间（$_{1}$）.在低磁场下，一级过程被抑制，二级过程占主导地位。我们发现在4.2K下，自旋-声子相互作用引起的自旋弛豫时间对电子为40 - 80 s，对空穴为1 - 20 ms。计算的空穴自旋弛豫时间与最近的实验结果吻合较好，表明在零场下，双声子过程是自组装量子点中空穴自旋弛豫的主要机制.我们进一步阐明了结构和合金成分对量子点自旋弛豫的影响。
2010-11-22 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Limit to 2D mobility in modulation-doped GaAs quantum structures: How to achieve a mobility of 100 millions
考虑到散射的无意背景带电杂质和带电掺杂剂的调制掺杂层，以及由GaAs声学声子，我们理论上考虑实际的本征（声子）和非本征（背景和掺杂剂）限制调制掺杂的AlGaAs GaAs二维半导体结构中的载流子迁移率。我们发现，将背景杂质密度降低到$10^{12}$ cm $^{-3}$以及1000 μ m或更高的调制掺杂间隔将在T= 1 K的$3\times 10^{11}$ cm $^{-2}$的载流子密度下实现$100 \times 10^6$ cm $^2$ /Vs的迁移率。然而，在T=4（10）K，硬限制的2D迁移率将设置由声学声子散射的最大固有迁移率不高于22 $(5) \times 10^6$ cm $^2$ /Vs。详细的数值结果作为载流子密度，调制掺杂距离，和温度的函数，以提供一个定量的指导，实现超高的2D迁移率的实验努力。
2008-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
