Thermally and Molecularly Stimulated Relaxation of Hot Phonons in Suspended Carbon Nanotubes
研究了悬浮的金属单壁碳纳米管（SWNTs）在真空、不同气体和不同温度下的高偏压电输运特性。结果表明，悬浮纳米管中的非平衡光学声子效应随着环境温度的升高而减弱。悬浮单壁碳纳米管周围的气体分子有助于热声子的弛豫，并提供增强的电流沿纳米管流动。冻结在悬浮的单壁碳纳米管上的二氧化碳分子固体淬灭了非平衡声子效应。强烈的环境效应对纳米管中的高电流传输的发现对于一维纳米线的高性能纳米电子学应用是重要的。
2006-01-07 cond-mat.mes-hall
Ultrafast transport and relaxation of hot plasmonic electrons in metal-dielectric heterostructures
我们分析了超快电子动力学在时域上的光激发传播的表面等离子体激元（SP）在金属-电介质异质结。开发一个动力学模型，其中包括本地和非本地的金属电子弛豫，我们确定相关的时间尺度和扩展现有的非平衡电子动力学框架的情况下，集体电子激发。在两个不同的系列的泵浦探测测量（不同的泵浦波长和入射角）得到的实验数据表明SP驱动，一个数量级的热电子产生的效率提高和四倍（高达200 fs）的非本地松弛在SP共振放缓。我们讨论了在光子学和超快自旋电子学的交叉点上的非平衡电子布居的SP使能操纵的前景。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall
Energy Relaxation of Hot Dirac Fermions in Graphene
我们发展了一个热狄拉克费米子在石墨烯中的能量弛豫理论。我们得到了一个通用的表达式，由于电子-声子相互作用的能量弛豫速率和计算的功率损失，由于光学和声学声子发射作为电子温度$T_{\mathrm{e}}$和密度$n$的函数。我们发现一个固有的功率损耗弱依赖于载流子密度和非零的狄拉克点$n = 0$，起源于带间电子光学声子散射的石墨烯价带中的本征电子。在电子温度$\sim 20 - 1000 \mathrm{K}$范围内，我们得到了每个载流子的总功率损耗$\sim 10^{-12} - 10^{-7} \mathrm{W}$。我们发现在$n = 10^{11}-10^{13} \mathrm{cm}^{-2}$的密度范围内，光（声）声子发射是$T_{\mathrm{e}} > (<) 200-300 \mathrm{K}$的主要能量损失。
2008-12-04 cond-mat.mes-hall
Spin blockades to relaxation of hot multi-excitons in nanocrystals
纳米晶体中的基本电子物理过程，如载流子冷却、多激子产生、俄歇复合等的速率，通过监测最低激子带的瞬态占据来确定。基本假设是热载流子迅速弛豫到它们的最低量子能级。使用飞秒瞬态吸收光谱在CdSe/CdS纳米点，我们挑战这一假设。结果表明，在含有冷激子“旁观者”的纳米点中，\emph{only half of the photoexcited electrons}直接弛豫到带边，由于泡利不相容，其互补半峰被阻挡在激发态能级.完全弛豫仅在\textasciitilde 15 ps后发生，因为被阻挡的电子翻转自旋。这种新颖的自旋阻塞效应可能为多激子能量耗散的瓶颈机制提供了长期寻求的关键。
2018-10-07 cond-mat.mes-hall
New Source of Spin-hot spot in displaced silicon double quantum dots
Northwest Missouri State University（北密苏里州立大学）；Wilfrid Laurier University（威尔弗里德·劳雷尔大学）
本文研究了在平面和垂直磁场下，单个和双量子点中声子变形势对自旋弛豫的影响，发现双量子点中位移导致新的自旋热点出现，其自旋弛豫率比传统单量子点低三个数量级，为量子计算提供了低自旋弛豫率的qubit超位置态制备可能。
2026-05-16 cond-mat.mes-hall
Energy relaxation in hot electron quantum optics via acoustic and optical phonon emission
本文从理论上研究了热量子霍尔边沟电子在声光声子共同作用下的弛豫过程。为了模拟最近的实验与单电子源，我们描述了模拟，提供了电子能量的分布和到达时间在一个固定的距离从源检测器。从这些模拟中，我们提取的光学声子，包含从直接发射过程的贡献，以及一个涉及边缘通道间的过渡，驱动的顺序发射的第一个声学-然后光学-声子的有效发射率。此外，我们考虑由于声学声子发射和由此产生的电子能量分布的加宽的平均能量损失，并推导出一个有效的漂移扩散模型，这个过程。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall
Hot carrier relaxation of Dirac fermions in bilayer epitaxial graphene
通过对Shubnikov-de Haas振荡和弱局域化的磁输运测量，实验研究了双层外延石墨烯中热狄拉克费米子的能量弛豫.热电子的能量损失率被发现遵循预测的布洛赫-Grüneisen幂律行为的$T^4$在载流子温度从1.4 K到$\sim$ 100 K，由于电子-声学声子相互作用的变形势耦合常数为22 eV。与单层石墨烯中的$n_e^{-0.5}$依赖性相反，在双层石墨烯中观察到$T^4$幂律的缩放中的载流子密度依赖性$n_e^{-1.5}$，导致能量损失率作为这两个系统之间的载流子密度的函数的交叉。双层石墨烯中的电子-声子弛豫时间也显示出强烈的载流子密度依赖性，而单层石墨烯中的载流子密度在很宽的范围内保持恒定。我们的研究结果和双层和单层之间的比较展示了石墨烯系统中热载流子动力学的更全面的画面。
2014-09-22 cond-mat.mes-hall
Hot exciton relaxation in coupled ultra-thin CdTe/ZnTe quantum well structures
研究了CdTe/ZnTe非对称双量子阱（QW）结构的光致发光（PL）和光致发光激发（PLE）谱。样品的不同在于CdTe量子阱之间的ZnTe间隔物的厚度为45、65和75 ML。已经发现，在势垒以上的激发，从浅量子阱在足够弱的激发强度的PL是由热激子的复合。结果表明，在此条件下，当用不同波长的激光激发PL时，浅量子阱和深量子阱的PL强度之比随热激子初始动能的增加呈指数衰减。结果表明，在ZnTe带隙以上的20个以上LO声子的激子动能范围内，热激子的能量弛豫和LO声子的发射决定了浅量子阱的PLE谱的形状.我们已经表明，所获得的结果很好地描述了量子阱之间的电荷和能量转移模型。
2020-11-15 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation of hot electrons in the Gamma-valley of zinc-blende semiconductors
本文提出了一种计算超热电子能量热化过程中自旋弛豫的方法。这个模型的结果匹配最近的实验数据，它们可以用来检查自旋相关的边界条件的适用性，在反向偏置条件（自旋注入）的半导体/铁磁结。
2009-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical transitions and energy relaxation of hot carriers in Si nanocrystals
采用原子紧束缚方法对硅纳米晶中热载流子的动力学进行了理论研究。辐射，俄歇和声子辅助过程被认为是。电子和空穴之间的俄歇式能量交换被认为是系统中最快的过程。而热电子-空穴对的能量弛豫则受单个光学声子发射的控制。对于小纳米晶体中相当多的态，单声子过程被能量守恒定律排除。
2010-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy relaxation during hot-exciton transport in quantum wells: Direct observation by spatially resolved phonon-sideband spectroscopy
利用固体浸没透镜增强空间分辨率的显微光致发光研究了ZnSe量子阱中激子在实空间输运过程中的能量弛豫。直接测量了源于热激子的LO声子辅助复合的LO声子边带的空间演化。通过计算LO声子辅助的复合几率，我们得到了激子的非热能量分布，并直接观察到热激子在输运过程中的能量弛豫。我们发现激子在几微米的长度尺度上的传输过程中保持热。因此，这种规模的激子输运不能用经典扩散来描述。
2002-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Relaxation and edge reconstruction in integer quantum Hall systems
限制势和电子-电子相互作用之间的相互作用导致量子霍尔边缘的重建。我们研究的后果，这种边缘重建的弛豫热电子注入整数量子霍尔边缘状态。在非线性不变的边缘，热电子的弛豫是由三体碰撞，这是敏感的电子色散，从而重建效果。我们表明，在不同的重建方案的松弛率显着改变。
2012-06-01 cond-mat.mes-hall
Decay of spin polarized hot carrier current in a quasi one-dimensional spin valve structure
本文研究了自旋阀结构中自旋极化热载流子电流的空间衰减，该结构由半金属铁磁接触和半导体量子线组成。由于Rashba自旋轨道相互作用引起的半导体中的D 'yakonov-Perel'自旋弛豫，电流衰减。相关的弛豫长度被发现随着晶格温度的增加而减少（在30-77 K的范围内），并表现出非单调依赖于驱动电流的电场。的弛豫长度是几十微米，这是至少一个数量级大于已在可比的温度，Rashba相互作用强度和电场的二维结构的理论计算。这种改进是一维载流子限制的结果，其不一定抑制载流子散射，但仍然抑制D 'yakonov-Perel'自旋弛豫。
2003-10-10 cond-mat.mes-hall
Control of hot-carrier relaxation time in Au-Ag thin films through alloying
结构的等离子体共振主要由其光学性质和几何形状决定，可以对其进行修改以使热载流子光电探测器具有优异的性能。最近，金属合金在通过化学成分工程调谐等离子体结构的共振方面发挥了突出的作用。然而，目前还不清楚如何合金化修改所产生的热载流子的时间动态。在这项工作中，我们阐明的作用，化学成分上的弛豫时间的热载流子的原型辅助Ag 1-x薄膜系统。通过在可见光波长范围内的时间分辨光谱测量，我们测量了成分依赖的弛豫时间，其变化高达8倍，以获得恒定的泵浦流率。令人惊讶的是，我们发现，除了2%的银到金膜可以增加热载流子寿命约35%，在固定的注量下，作为一个结果，在光学损耗的减少。此外，弛豫时间被发现是成反比的介电常数的虚部。我们的研究结果表明，合金化是一种很有前途的方法，以有效地控制热载流子弛豫时间的金属。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Relaxation of the degenerate one-dimensional Fermi gas
我们研究了一维自旋为1/2的费米子系统在远低于费米能的温度下如何接近热平衡。费米子之间的相互作用被假设为很弱，并且在微扰理论中得到了解释。在没有外部磁场的情况下，自旋简并强烈影响费米气体的弛豫。对于足够短程的相互作用，弛豫速率与温度成线性比例。针对系统接近平衡时的情形，我们将碰撞积分线性化，得到了松弛问题的精确解。我们讨论了我们的结果的应用，一维费米气体的输运系数的评估。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Valley Coherent Hot Carriers and Thermal Relaxation in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
我们显示室温谷相干性与MoS 2，MoSe 2，WS 2和WSe 2单层使用线性偏振分辨热光致发光（PL），在接近激发的能量-证明保存谷相干性之前，充分的散射事件。共极化热发光的特点，使我们能够提取的结合能的下限为0.42（+/- 0.02）eV的单层二硫化钼中的A激子。PL峰的展宽被发现是由玻尔兹曼型热发光尾，并使用指数衰减的斜率，在原位提取的载流子温度在不同阶段的能量弛豫。在弛豫过程中发射的光学声子的温度探测通过利用相应的拉曼峰的加宽，由于温度引起的非谐效应。研究结果提供了谷相干热载流子光生及其随后的能量弛豫路径的物理图像。
2016-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of phonon-induced spin relaxation in laterally coupled quantum dots
计算了自旋轨道耦合下耦合横向量子点中声子诱导的自旋弛豫。对单点的计算与实验符合较好。自旋弛豫在双点在有用的点间耦合是由自旋热点是强烈的各向异性。自旋热点是无效的对角结晶取向的点与横向面内场。这种几何结构被提出用于基于自旋的量子信息处理。
2006-03-02 cond-mat.mes-hall
Understanding Hot-Electron Generation and Plasmon Relaxation in Metal Nanocrystals: Quantum and Classical Mechanisms
高能（热）电子的产生是任何等离子体纳米结构在照射下的固有性质。同时，金属纳米晶体相对于半导体的显著优势在于其非常大的吸收截面。因此，具有强的和定制的等离子体共振的金属纳米结构对于光催化应用是非常有吸引力的。然而，关于等离子体激元热电子的中心问题是如何量化和提取等离子体激元中的光激发高能电子。我们发展了一个理论来描述不同几何形状的纳米晶体中超热电子的产生率和能量分布。在我们的理论中，热电子是由于表面和热点而产生的。形式主义预测，大的光激发的纳米晶体显示主要是低能量德鲁德电子的激发，而小纳米晶体中的等离子体激元主要涉及热电子。电子在光激发的电子束中的能量分布表明，随着电子束尺寸的增加，小粒子中的量子多体态如何向Drude模型所描述的经典态演化。我们表明，在纳米晶体中的等离子体激元的表面衰减率是直接相关的热电子的产生率。基于一个详细的多体理论，包括动力学系数，我们制定了一个简单的计划描述等离子体的退相。在大多数纳米晶体中，等离子体激元的主要衰变机制是类德鲁德摩擦过程，次要路径来自由于表面和电磁热点产生的热电子。后一种路径强烈地依赖于电子束的大小、形状和材料，相应地影响其热电子产生的效率。本文的研究结果可用于指导光化学和光电探测器等离子体纳米材料的设计。
2017-08-30 cond-mat.mes-hall
Slowing hot carrier relaxation in graphene using a magnetic field
利用简并泵浦-探测技术研究了多层石墨烯中的非平衡载流子动力学。观察到两个明显不同的动力学的载流子弛豫。在相空间填充的初始效应之后载流子的快速弛豫（$\sim 50$ fs），随后由于热化而较慢弛豫（$\sim 4$ ps）。当在低温下施加磁场时，这两种弛豫过程的效率较低，这归因于石墨烯中狄拉克费米子的非等距朗道能级间距导致的电子-电子俄歇散射的抑制。
2009-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Heavy-hole spin relaxation in quantum dots: Isotropic versus anisotropic effects
本研究探究半导体量子点重空穴自旋热点的声子介导弛豫的各向同性与各向异性效应，明确了体g因子、对称性破缺等对热点的影响，提出可通过磁场、材料及尺寸各向异性调控相关行为以助力量子器件设计。
2024-07-12 cond-mat.mes-hall
Orbital and spin relaxation in single and coupled quantum dots
数值计算了实际材料参数下横向单量子点和双量子点中单电子态的声子诱导轨道和自旋弛豫速率。在不同的场和量子点取向下，计算了作为磁场和点间耦合函数的速率。结果表明，在低磁场下，轨道弛豫是由于形变势声子引起的，而在高磁场下，压电声子占主导地位。由于Bychkov-Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的相互作用，单量子点中由压电声子主导的自旋弛豫是高度各向异性的。由于回旋效应对隧穿能量的影响，双量子点中的轨道弛豫随量子点间耦合的变化很大。由于各向异性自旋热点，双点中的自旋弛豫具有额外的各向异性，否则各向异性自旋热点在有用的磁场和点间耦合处引起速率的巨大增强。在平面内磁场（易通道）和垂直的磁场（弱通道）的自旋热点的情况下的条件制定解析为不同的生长方向的底层异质结构。结果表明，容易通道消失（自旋热点再现），如果双点系统失去对称性的xy-样扰动。
2006-04-27 cond-mat.mes-hall
Ultrafast relaxation of hot phonons in Graphene-hBN Heterostructures
快速载流子冷却对于高功率石墨烯基器件是重要的。强耦合光学声子（SCOP）在石墨烯中光激发载流子的弛豫过程中起着重要作用。石墨烯和六方氮化硼（hBN）的异质结构已经显示出异常的迁移率和高饱和电流，这使得它们对于应用是理想的，但是hBN衬底对载流子冷却机制的影响还不清楚。我们使用超快泵浦-探测光谱跟踪石墨烯-hBN异质结构中的热光激发载流子的冷却。我们发现，在hBN上的石墨烯的情况下，载流子的冷却速度比在氧化硅衬底上快四倍，从而克服了困扰石墨烯器件冷却的热声子（HP）瓶颈。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Relaxation Dynamics of Hot Optical Phonons in Graphene
利用超快光学泵浦探测光谱技术，研究了在碳化硅衬底上外延生长的单层和多层石墨烯薄膜以及在镍衬底上化学气相沉积的单层和多层石墨烯薄膜中热光学声子的弛豫动力学。在光激发后的前几百飞秒中，热载流子将其大部分能量损失到热光学声子的产生中，热光学声子随后成为随后载流子冷却的主要瓶颈。在短时间尺度上的光学声子冷却被发现是独立的石墨烯生长技术，层数，和类型的基板。我们发现平均声子寿命在2.5-2.55 ps范围内。我们用速率方程模拟了耦合载流子-声子系统的弛豫动力学，发现实验数据与理论符合得很好。提取的光学声子寿命与基于非简谐声子相互作用的理论非常吻合。
2009-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transient absorption and photocurrent microscopy show hot electron supercollisions describe the rate-limiting relaxation step in graphene
使用瞬态吸收（TA）显微镜作为热电子温度计，我们发现无序辅助声-声子超碰撞（SC）最好地描述了在宽范围的晶格温度（$T_l=$ 5-300 K），费米能量（$E_F=\pm0.35$ eV），和光学探测能量（~0.3 - 1.1 eV）的石墨烯的限速弛豫步骤。与同时收集的瞬态光电流，一个独立的热电子温度计的比较，证实了在石墨烯中的速率限制的光学和电学响应是最好的描述SC-热耗散率模型，$H=A(T^3_e- T^3_l)$。我们的数据进一步表明，衬底支撑的石墨烯中的电子冷却速率是悬浮石墨烯片中的两倍，与SC模型对无序的预测一致。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot Electrons Regain Coherence in Semiconducting Nanowires
该研究利用扫描隧道显微镜首次观测到一维半导体纳米线中热电子退相干性随能量非单调演化并在高能区恢复稳定的现象，为高能量量子应用提供了新途径。
2017-04-09 cond-mat.mes-hall
Hot-carrier transport and spin relaxation on the surface of topological insulator
我们研究了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$表面在高电场（高达几kV/cm）下的电荷和自旋输运。由于导带和价带的自旋混合，电场不仅加速了每个带中的电子，而且导致带间进动。在电场作用下，电子可以通过带间旋进和带间电子-声子散射从价带转移到导带。当电场较强时，各带的电子密度随电场线性变化。由于自旋-动量锁定，电场诱导横向自旋极化，其大小与动量散射时间成正比。当电场较小时，诱导自旋极化与电场呈线性关系。此外，它的大小与温度成反比，并且在高温下对电子密度不敏感。我们的研究还表明，由于大的相对静态介电常数，库仑散射太弱，建立一个漂移的费米分布与一个统一的热电子温度在稳态下的电场。在稳定状态下关闭电场之后，热载流子在很长的能量弛豫时间尺度（100-1000 ps的量级）内冷却，而自旋极化在很短的动量散射时间尺度（0.01-0.1 ps的量级）内弛豫。
2013-01-07 cond-mat.mes-hall
Cooling of photoexcited carriers in graphene by internal and substrate phonons
我们研究了热载流子的能量弛豫石墨烯的光激发通过耦合到本征和远程（衬底）的表面极性声子使用玻尔兹曼方程的方法。我们发现，在常用的极性衬底上的石墨烯中的热光生载流子的能量弛豫，在大多数情况下，是由远程表面极性声子。我们还计算了能量弛豫过程的关键特性，如瞬态冷却时间和稳态载流子温度和光载流子密度，它们分别决定了热电和光伏光响应。衬底工程可以是一个有前途的路线，以有效的光电子器件驱动的热载流子动力学。
2012-08-14 cond-mat.mes-hall
Hot carriers in a bipolar graphene
考虑到声子散射引起的带内能量弛豫和热辐射引起的带间产生-复合跃迁，描述了直流电场作用下掺杂石墨烯中的热载流子。考虑的情况下，当载流子间散射有效地建立准平衡电子-空穴分布，有效的温度和浓度的载流子。浓度和能量平衡方程求解考虑到弱能量弛豫和生成-复合过程之间的相互作用。计算了弹性散射引起的动量弛豫的非线性电导率。的电流-电压特性，和双极和单极之间的过渡制度的电导率得到和分析，对于不同的温度和栅极电压。
2010-05-22 cond-mat.mes-hall
Conical Intersections Shed Light on Hot Carrier Cooling in Quantum Dots
本文通过圆锥交叉级联模型，解释了不同表面配体量子点中热载流子冷却的超快动力学，揭示了配体通过电子或振动耦合影响弛豫行为的机制。
2025-08-10 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of the degenerate one-dimensional Fermi gas
本文研究了小温度梯度下一维费米子气体的热输运问题。在远低于费米能的温度下，该系统中有两种类型的弛豫过程，具有显著不同的弛豫速率。因此，除了通常的热导率之外，还可以引入元激发气体的热导率，其在两个弛豫速率之间的宽频率范围内量化系统中的耗散。我们在费米子之间的弱相互作用的限制下发展了这些输运系数的微观理论。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Quantum Degenerate Exciton-Polaritons in Thermal Equilibrium
利用角分辨和时间分辨光谱研究了半导体微腔极化激元的动量分布和弛豫动力学。在临界抽运能级以上，极化激元在正失谐下的热化时间比其寿命短，与晶格形成热平衡的量子简并玻色-爱因斯坦分布.
2007-01-12 cond-mat.mes-hall
Surface polar optical phonon interaction induced many-body effects and hot-electron relaxation in graphene
我们从理论上研究了极性材料衬底上石墨烯中电子-表面光学声子相互作用效应的各个方面。我们计算的电子自能在表面声子介导的电子-电子相互作用的存在下，专注于如何线性手性石墨烯色散重整化的表面声子。利用多体微扰理论计算了考虑电子-极性光学声子相互作用的石墨烯中的电子自能和准粒子谱函数。计算了自由电子在介质基片中与表面光学声子极性相互作用的散射率随电子能量、温度和载流子密度的变化。讨论了屏蔽对自能和散射率的影响。我们的理论提供了一个全面的定量（和定性）图片表面声子相互作用诱导的多体效应和热电子弛豫狄拉克材料。
2013-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical control of phonon mediated spin relaxation rate in semiconductor quantum dots: the Rashba vs the Dresselhaus spin-orbit couplings
在对称量子点（QD）中，众所周知，自旋热点（即，尖点状结构，由于在能级或反交叉点附近存在简并性）对于纯Rashba情况存在，但对于纯Dresselhaus情况不存在[Phys.Rev.Lett. 95，076805（2005）]。由于Dresselhaus自旋轨道耦合在GaAs和GaSb量子点中占主导地位，因此即使对于纯Dresselhaus情况，也必须找到自旋热点或尖点结构的确切位置。在本文中，第一次，我们提出的分析和数值计算结果表明，自旋热点也可以看到纯Dresselhaus自旋轨道耦合的情况下，通过外部栅极诱导大的各向异性。在自旋热点处或附近，自旋跃迁速率提高，退相干时间比没有自旋热点的情况减少了几个数量级。因此，当设计用于量子逻辑门、固态量子计算和量子信息处理中的可能实现的基于QD自旋的晶体管时，应当避免这样的位置。也可以提取精确的实验数据（Phys. Rev. Lett. 100，046803（2008））从我们开发的理论模型中获得声子介导的自旋翻转速率。
2013-06-13 cond-mat.mes-hall
Switching between relaxation hotspots and coldspots in disordered spin qubits
我们发展了一个谷依赖的包络函数理论，可以描述任意配置的界面台阶和错切的量子比特弛豫时间的影响。对于一个给定的界面粗糙度，我们展示了如何我们的理论可以用来找到谷依赖偶极矩阵元素，谷分裂，和自旋谷耦合作为Si/SiGe量子点自旋量子位的电磁场的函数。我们证明，我们的理论可以定量地再现和解释的自旋弛豫时间的实验测量结果，只有一个最小的自由参数。研究了自旋弛豫对样品的依赖性，发现在一定条件下，无序量子点的自旋-谷耦合消失。这反过来又完全阻止了谷诱导的量子位衰变。我们表明，界面台阶的存在下，一般可以引起一个强烈的各向异性行为的自旋弛豫时间。值得注意的是，通过适当地调谐栅极感应的面外电场，可以将自旋谷热点转变为"冷点”，在该冷点处弛豫时间显著延长，并且自旋弛豫时间另外对磁场的波动是一阶不敏感的。这种电可调谐性使得能够按需快速量子位重置和初始化，这对于许多量子算法和纠错方案至关重要。因此，我们认为谷自由度可以作为Si自旋量子比特的优势。
2021-05-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ab initio theory of electron-phonon mediated ultrafast spin relaxation of laser-excited hot electrons in transition-metal ferromagnets
本文报道了bcc结构Fe、fcc结构Co和fcc结构Ni过渡金属铁磁体中电子-声子相互作用引起的电子自旋翻转散射的计算理论研究。Elliott-Yafet电子-声子自旋翻转散射的第一性原理计算，采用广义自旋翻转Eliashberg函数以及从头计算声子色散。为了研究飞秒激光激励铁磁体中电子-声子介导的退磁量，将该方法推广到激光产生的热化和非平衡非热热电子分布。使用开发的形式主义，我们计算声子诱导的自旋寿命的热电子在Fe，Co和Ni。电子-声子介导的退磁率进行评估激光产生的热化和非平衡电子分布。非热分布被发现导致一个更强的退磁率比热，热化分布，但他们的退磁效果是不足以解释实验观察到的退磁发生在亚皮秒制度。
2013-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Ultrafast Thermal Relaxation in Graphene Measured by Continuous-Wave Photomixing
由于石墨烯的电子热容小、电子-声子耦合弱，石墨烯中的热电子效应非常显著，但石墨烯中热电子的动力学和冷却机制还不完全清楚。我们描述了一种新的光电流光谱方法，该方法使用石墨烯光热探测器中的连续波激光的混合来测量作为载流子浓度和温度的函数的石墨烯中的热电子冷却的频率依赖性和非线性。该方法提供了无与伦比的灵敏度的非线性，探测超快冷却的热载流子的光学通量，是数量级小于传统的时域方法，允许精确表征附近的电荷中性的电子-声子冷却。我们的测量结果表明，附近的电荷中性点的非线性功率依赖的电子冷却占主导地位的无序辅助碰撞，而在较高的载流子浓度的常规动量守恒冷却占主导地位的非线性依赖。这些竞争机制的相对贡献可以通过施加栅极电压进行静电调节-这是石墨烯特有的效果。
2016-11-23 cond-mat.mes-hall
Hot-electron effect in spin relaxation of electrically injected electrons in intrinsic Germanium
利用动力学自旋布洛赫方程，对本征锗中电注入电子自旋弛豫过程中的热电子效应进行了解析和数值研究。结果表明，在$E\lesssim 0.5$ ~kV/cm的弱电场区，我们的计算与最近的自旋注入组态输运实验有合理的一致性[Phys. Rev. Lett. { \bf 111}，257204（2013）]。结果表明，在弱电场$E\lesssim 50$ ~V/cm存在下，自旋弛豫在低温下显著增强，这是由于弱的电子-声子相互作用引起的明显的质心漂移效应，而热电子效应的影响较小.这可以解释实验观察与先前理论计算[Phys. Rev. B { \bf 86}，085202（2012）]之间的差异，其在低温下偏离实验结果约两个数量级。它进一步表明，在强电场制度与$0.5\lesssim E \lesssim 2$ ~kV/cm，自旋弛豫增强由于热电子效应，而漂移效应被证明是边际。最后，我们发现当$1.4 \lesssim E\lesssim 2$ ~kV/cm处于强电场区域时，一小部分电子（$\lesssim 5\%$）可以从L谷被驱动到$Γ$谷，并且在没有杂质的本征样品中，$Γ$和L谷的自旋弛豫速率是相同的.由于$Γ$谷区的自旋动力学对整个系统的影响可以忽略不计，因此可以用标准的直接光学跃迁方法从$Γ$谷区测量L谷区的自旋动力学。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of photoexcited carriers in graphene
通过求解包含载流子-声子和载流子-载流子库仑散射的微观动力学方程，研究了石墨烯中载流子和声子的非平衡动力学行为.热载流子的费米分布被发现建立在100 fs内和电子的温度在导带和价带是非常接近彼此，即使当激发密度和平衡密度是可比的，由于强烈的带间库仑散射。此外，从我们的计算得到的差分传输的时间演化与王等人的实验一致。96，081917（2010）]和Hale等人[Phys.Rev.B83，121404（2011）]中的方法，其中提出了两个不同的差分传输弛豫。结果表明，快弛豫是由于载流子声子的快速热化，慢弛豫主要是由于热声子的慢衰减。此外，还发现不同分支中的热声子温度不同，热载流子的温度甚至可以低于最热声子的温度。最后，我们表明，慢弛豫速率表现出一个温和的谷的激发密度依赖性和线性依赖于探测光子能量。
2011-12-28 cond-mat.mes-hall
Hot electron cooling in Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$ due to polar optical phonons
在考虑热声子效应的情况下，发展了三维Dirac半金属（$3$ DDS）Cd $_3$ As $_2$中极性光学声子$P_{\rm op}$对热电子冷却功率的理论.研究了热声子分布$N_q$和$P_{\rm op}$随电子温度$T_e$、电子密度$n_e$和声子弛豫时间$τ_p$的变化.发现在较低（较高）温度区，$P_{\rm op}$随$T_e$快速（缓慢）增加。而随着$n_e$的增加，$P_{\rm op}$呈微弱的下降趋势。并与Cd $_3$ As $_2$半导体中三维电子气（$3$ DEG）的结果进行了比较。发现热声子效应对$P_{\rm op}$有显著的抑制作用，并且在3DDS Cd $_3$ As $_2$中的热声子效应比在Cd $_3$ As $_2$中的热声子效应强. $P_{\rm op}$也与热电子冷却功率由于声学声子$P_{\rm ac}$进行了比较。我们发现，从$P_{\rm ac}$主导的冷却在低$T_e$的$P_{\rm op}$主导的冷却在较高的$T_e$的交叉发生。随着$n_e$的增加，发生这种交叉的温度向更高的值移动。此外，还对热电子能量弛豫时间$τ_e$进行了讨论和估算.
2018-02-18 cond-mat.mes-hall
Stochastic Formation of Polariton Condensates in Two Degenerate Orbital States
我们研究了两个简并轨道态中激子-极化激元的凝聚。在蜂窝格点势中，在第三能带处，我们在不等价的K和K ′点处有两个简并的涡旋-反涡旋格点态。我们观测到了线宽约为0.3 meV的能量简并凝聚体，并直接测量了序参量的涡旋-反涡旋晶格相序。我们还观察到极化激元凝聚在K点和K ′点的强度关系。我们把这种强度关系与由普通粒子库的随机弛豫引起的极化激元凝聚的动力学特征联系起来。
2012-11-28 cond-mat.mes-hall
The Role of Nonequilibrium LO Phonons, Pauli Exclusion, and Intervalley Pathways on the Relaxation of Hot Carriers in InGaAs Multi-Quantum-Well Structures
在InGaAs多量子阱（MQW）结构中的连续波激光激发下，随着注入载流子密度的增加，与980 nm激发相比，从光致发光提取的载流子温度对于405 nm激发上升得更快。在MQW系统中的载流子动力学的Ensemble蒙特卡罗模拟表明，这种载流子温度上升主要是由非平衡LO声子效应，与泡利排斥具有显着的效果，在高载流子密度。此外，我们发现，由于强烈的谷间传输，对于405 nm激发，很大一部分载流子驻留在卫星L谷中，这导致与排除谷间传输的情况相比，中央谷的稳态电子温度较低模型。实验和模拟之间的良好协议已被证明，并已提出了详细的分析。这项研究扩展了我们对半导体中热载流子种群动态的认识，这可以应用于进一步限制太阳能电池中的能量损失。
2023-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hot exciton transport in WSe2 monolayers
我们实验证明热激子输运h-BN封装的WSe 2单分子膜通过空间和时间分辨的光致发光测量在室温下。我们表明，非共振激发的热激子气体的均方位移的非线性演化主要是由于其过剩的动能的松弛，其特征在于由密度依赖的快速膨胀收敛到一个较慢的，恒定的速率膨胀。我们还观察到热激子气体的膨胀率在高激发密度下由于俄歇辅助热激子产生和声子辅助热激子弛豫过程之间的平衡而饱和。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Dynamic nuclear polarization induced by hot electrons
在GaAs/AlGaAs异质结中，在朗道能级填充因子$ν=3$下，提出了一种局域动态核极化的新方法。使用窄通道样品，其中的宽度沿电子流逐步变化，我们发现，电子冷却（加热）导致核自旋的极化对（朝向）外部磁场在液氦温度。纵向核自旋弛豫速率随温度的倒数呈指数变化。
2006-10-04 cond-mat.mes-hall
Hot carriers in an intrinsic graphene
考虑到带内能量弛豫由于声学声子散射和带间产生复合跃迁由于热辐射下的直流电场下的本征石墨烯中的载流子的加热。非平衡载流子的分布得到的情况下，当载流子间散射是不必要的，当载流子-载流子库仑散射有效地建立准平衡分布与温度和载流子的密度是由平衡方程确定。由于弱的能量弛豫和产生-复合过程之间的相互作用，发生非常低的非线性响应阈值。计算了弹性散射引起的动量弛豫情况下的非线性电流-电压特性。获得的电流-电压特性显示低阈值的非线性行为和外观的第二欧姆区，为强场。
2009-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long lifetimes of ultra-hot particles in interacting Fermi systems
研究了超热电子与费米海相互作用的弛豫速率与能量的关系。我们考虑二维和三维系统，准一维量子线与多个横向带，以及单通道一维线。我们的分析包括自旋和自旋极化设置，与短程和库仑相互作用。我们表明，相当普遍的，弛豫率是一个非单调的函数的电子能量和衰减的幂律在高能量。换句话说，超热电子随着能量的增加而重新获得它们的相干性。在最近的多带量子线实验中观察到了这种行为，J. Reiner等人，Phys. Rev. X { \bf 7}，021016（2017）。
2018-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ultrafast electrons dynamics reveal the high potential of InSe for hot carrier optoelectronics
我们用双光子光电子能谱学（2PPE）方法研究了InSe中热载流子的动力学。由3.12 eV的光子激发的电子经历多种形式的弛豫。首先，它们热化到与$\bar M$谷简并的电子态。随后，电子冷却由与小动量转移的声子的Fröhlich耦合决定。从头计算预测的冷却速率与所观察到的动力学是很好的协议。我们认为，电子积累的状态退化的$\bar M$谷可以通过一个多层薄片的InSe与横向尺寸为1微米。热载流子为带隙以下光电二极管和耿氏振荡器的实现提供了一条可行的途径。我们的研究结果表明，这些技术可能会发现一个自然的实现在未来的设备的基础上分层硫属化物。
2018-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic hot carrier relaxation mediated by electron phonon scattering in TiN thin films
National Taiwan University（国立台湾大学）；Research Center for Applied Sciences, Academia Sinica（中央研究院应用科学研究中心）；Nano Science and Technology Program, TIGP, Academia Sinica（中央研究院纳米科技计划，全球研究生学位学程）；Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）
研究TiN薄膜中电子-声子散射介导的热载流子弛豫，结合第一性原理计算与超快光谱，发现其具有各向异性，[111]取向散射寿命长、热电子冷却慢，为调节弛豫提供途径，指导难熔等离子体和能量转换平台设计。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot-carrier optoelectronic devices based on semiconductor nanowires
在诸如太阳能电池和光电探测器的光电子器件中，电子-空穴对的一部分被生成为所谓的热载流子，其具有通常作为热量损失的过量能量。长期以来，收集这些多余的能量以提高器件性能的目标已经被证明是非常具有挑战性的，这主要是由于热载流子的寿命极短。因此，努力集中在增加热载流子弛豫时间，并在定制异质结构，允许在短时间和长度尺度上的热载流子提取。最近，半导体纳米线已经成为一个有前途的系统，以实现这些目标，因为它们提供了独特的机会，异质结构工程以及潜在的修改声子性质，可以导致增加的弛豫时间。在这篇综述中，我们评估了目前的理论和实验有关的纳米线的热载流子动力学，重点是热载流子photoprophics。为了提供一个基础，我们首先简要概述了热载流子弛豫所涉及的基本过程，以及如何在纳米线中定制和表征这些过程。然后，我们分析了纳米线作为热载流子器件系统的优势，并回顾了与热载流子光电子学相关的原理验证实验的现状。为了帮助解释现有的实验中的纳米线的光电流提取，我们提供非平衡格林函数的基础上建模。最后，我们确定了开放的研究问题，需要回答，以充分评估潜在的纳米线提供实现更有效的，热载流子为基础的，光电子器件。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Longitudinal spin relaxation in nitrogen-vacancy ensembles in diamond
本文对金刚石中带负电荷的氮空位中心系综的纵向电子自旋弛豫进行了实验研究。用具有不同NV-浓度的样品并在不同温度和磁场下进行测量。我们发现，弛豫速率T1-1增加时，在NV-中心的跃迁频率与不同的取向变得简并解释为交叉弛豫引起的偶极-偶极相互作用。
2015-05-09 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Excitation-Energy-Selective Control of Hot-Carrier Cooling via a Resonant Optical-Phonon Bottleneck in Graphene
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）；Georgetown University（乔治城大学）
研究通过石墨烯中的共振光学声子瓶颈实现了对热点载流子冷却的激发能选择性控制，揭示了载流子弛豫时间与激发光子能量之间的非单调依赖关系，并展示了通过增强光学声子寿命来抑制能量向晶格转移的机制。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation of a donor electron coupled to interface states
硅施主原子中的电子自旋量子比特由于其较长的相干时间而成为量子信息处理的一个有希望的候选者。为了用单电子晶体管感测，施主原子通常位于界面附近，其中施主态可以与界面态耦合。在这里，我们研究了声子辅助自旋弛豫机制时，施主耦合到限制（量子点样）界面态。我们发现塞曼相互作用和自旋-轨道相互作用都可以杂化自旋和轨道态，除了体施主或量子点的自旋弛豫之外，每一个都有助于声子辅助的自旋弛豫。当外加磁场$B$较弱时（与轨道间距相比），声子辅助自旋弛豫表现出$B^5$依赖性。我们发现，由于轨道态与相反自旋的强杂化，在$B$依赖和失谐依赖的自旋弛豫中存在峰（热点）。我们还发现自旋弛豫下降（冷点），由于不同的弛豫通道的干扰。自旋弛豫热点附近的量子比特操作可用于快速自旋初始化，而冷点附近的量子比特操作可用于在自旋量子比特的转移期间保存量子信息。
2018-11-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermopower-based hot electron thermometry of helium surface states at 1.6 K
利用Seebeck效应，我们发展了一种探测超流氦-4表面上表面态电子温度的方法。与以前使用的SSE测温相比，这种技术不需要详细了解非线性迁移率。我们证明了这种方法的使用，通过测量能量弛豫SSE在1.6 K的微通道装置与$0.6\:μ\mbox{m}$深氦。在这个制度中，蒸汽原子散射和2-ripplon散射有助于能量弛豫，我们比较我们的测量。我们的结论是，这种技术提供了一个可靠的测量电子温度，同时需要一个不太详细的了解电子与环境的相互作用比以前使用的测温技术。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron spin relaxation in graphene from a microscopic approach: Role of electron-electron interaction
采用全微观动力学自旋Bloch方程方法研究了衬底上石墨烯中的电子自旋弛豫。所有相关的散射，如电子-杂质，电子-声学-声子，电子-光学-声子，电子-远界面-声子，以及电子-电子库仑散射，明确地包括在内。我们的研究集中在清洁的本征石墨烯，其中吸附原子的自旋轨道耦合可以忽略不计。讨论了电子-电子库仑相互作用在不同条件下对自旋弛豫的影响。结果表明，电子-电子库仑散射在高温自旋弛豫过程中起着重要作用。我们还发现，即使在室温下，高自旋极化的自旋弛豫时间的显着增加，这是由于库仑Hartree-Fock贡献诱导的有效纵向磁场。研究还发现，由于热电子效应，自旋弛豫时间随面内电场的增加而增加，这与半导体中的非单调行为不同。此外，我们表明，在石墨烯中的电子-电子库仑散射是不够强，以建立在文献中的稳态热电子分布，并提出了一个替代的近似基于我们的计算。
2010-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of Thermal Relaxation of Electrons in Semiconductors
我们计算的瞬态动力学的声子接触高能量的“热”载流子在12极性和非极性半导体，使用第一性原理玻尔兹曼输运框架。对于大多数材料，我们发现，在电子温度的衰减偏离显着从一个单指数模型的时间范围从1 ps到15 ps后的电子激发，伴随着非热振动模式的出现的现象。我们证明，这些效应是由于声子子系统内的缓慢热化造成的，这是由这些材料中电子-声子和声子-声子相互作用的时间尺度的巨大不均匀性引起的。我们提出了一个广义的2-温度模型占声子热化作为限制步骤的电子-声子热化，它捕捉到了半导体中的热电子和空穴的全部热弛豫。我们的研究结果的一个直接后果是，对于半导体，关于电子-声子和声子-声子耦合的光谱分布的信息可以从电子温度的多指数行为中提取。
2017-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
