Coupling Analysis of Electromagnetic Field Transverse Magnetic (TM) on 2D Photonic Crystals with Symmetrical Refractive Index Defect Using Tensor Green Method
光子晶体是具有周期性变化的折射率或介电常数的介电材料，从而阻止具有特定频率和方向的光的传播。该频率范围被称为光子带隙（PBG）。如果在光子晶体中取一根棒来改变光子晶体的结构，就可以得到波导。在给定的参数下，在波导通道周围设置对称缺陷结构，波导与腔体之间发生耦合。耦合是指在光子晶体中传输部分或全部的电磁场取决于电磁场的频率。格林张量法可以用来计算二维光子晶体中的总电场。借助MATLAB程序可以实现二维光子晶体总电场的可视化计算。通过对文献的分析，结合带隙图和缺陷处的场能量分析，发现耦合发生时产生最大能量的有效频率在带隙的中间频率区间。
2011-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Automatic numerical evaluation of vacancy-mediated transport for arbitrary crystals: Onsager coefficients in the dilute limit using a Green function approach
从主方程导出了任意晶体结构的稀空位/稀溶质极限中空位介导扩散的一般解。空位晶格格林函数的一般数值方法归结为任意晶体布里渊区上的几个解析函数和光滑函数的数值积分的总和。Dyson方程在存在具有任意但有限的相互作用范围的溶质的情况下求解格林函数，以准确、有效和自动地计算输运系数，包括溶质-空位交换率差异非常大的情况。该方法利用晶体的空间群对称性来降低Dyson方程中矩阵求逆的复杂性。该算法的开源实现是可用的，和数值结果的收敛性的裸空位格林函数的积分误差，和示踪剂的相关因素的各种晶体，包括纤锌矿（六角金刚石）和石榴石。
2017-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech math-ph
Many-body Green's function approach to lattice thermal transport
最近在理解复杂晶体中的热输运方面的进展突出了由带间隧穿过程介导的热传导的突出作用，该过程出现在重叠的声子带之间（即能量差小于其加宽）。这些过程最近被描述在不同的方式，依赖于维格纳或格林-久保形式主义，导致明显不同的结果，质疑的热流算子的定义。在这里，我们实现了一个完整的量子方法的基础上的久保公式，阐明类比和差异与最近推出的维格纳或格林久保配方，并扩展描述的热输运的过阻尼制度的原子振动，声子准粒子图片打破。我们依靠第一性原理计算的超低电导率的复杂晶体数值比较上述方法内获得的热导率，表明至少在准粒子制度的差异是可以忽略不计的实际应用。
2022-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of anisotropic effects in two-dimensional Fe$_3$GeTe$_2$ using $\bf{k}$-dependent Green's functions
本研究开发k依赖格林函数工具解决原子间格林函数方法的空间求和复杂问题，推导磁转矩矢量和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用表达式，在Fe₃GeTe₂单层验证稳定性并重现集体自旋激发特征长度。
2025-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of thermal conductivities in crystals
导热系数的计算需要知道晶体的非谐性质。为此，应用非微扰非谐理论，该理论不利用原子位移上的势能展开，而是对具有特定位移的原子的原子图案进行Hellmann-Feynman力的从头计算，以重建非谐声子频率和群速度。参见[K.Parlinski，Phys.Rev. B 98，054305（2018），]用于热导率的Green-Kubo方程需要知道上述量和声子弛豫时间，其与用声子消隐和创建玻色算子表示的4阶声子关联函数相关。在非简谐理论的现行表述中，弛豫时间可以用解析式导出。将格林-久保公式成功地应用于硅的热导率计算，并分别计算了与声子波和弹性波有关的热导率。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Calculating the Energy Band Structure Using Sampling and Greens Function Techniques
本文提出了一种基于格林函数理论和傅里叶变换分析的计算能带结构的新方法。该方法利用Dirac δ函数对晶体晶胞中某些点的势能进行采样，然后通过晶格傅里叶变换，给出了一个简单适用于大多数纳米结构的计算公式。任何类型的晶格中的电势采样都包含晶体中原子实际势能的精确近似。关于该方法的进步集中在两个新的想法，第一，电位采样和近似的delta函数分布在单位细胞。其次，将晶格的基本方程转化为倒易晶格，大大减少了计算量。通过这种方法，可以提取任何一维、二维或三维晶体结构的能带结构。
2012-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Laser-heated pedestal growth of cerium doped calcium scandate crystal fibers
Ce 3+掺杂的氧化物材料在绿色光谱范围内具有光发射的前景。本文首次报道了CaSc_2 O_4：Ce ~（3+）单晶的生长。激光加热基座生长（LHPG）被证明是适合这种折射材料，如果在纯度为99.999%的氮气中进行。如果生长气氛的氧含量显著更大，则形成Ce 4+，其不显示有用的光发射。如果氧含量明显较低，钙的严重蒸发会阻碍稳定的晶体生长。热力学平衡计算允许描述在不同的生长条件下的物种和铈掺杂剂充电的蒸发。蒸发可以通过散发气体的四极质谱法和通过用ICP-OES对纤维进行化学分析来研究。通过DTA确认了全等熔点为2110 ℃。光纤的光致发光光谱显示在绿色光谱范围内的光发射的生长条件的依赖性。
2012-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Scalable, green fabrication of single-crystal noble metal films and nanostructures for low-loss nanotechnology applications
高质量的金属薄膜和纳米结构是下一代纳米技术的关键组成部分。它们包括纳米器件中的低损耗电路元件，为水裂解和$CO_2$还原技术提供新的催化途径，并使空间扩展的电磁波的限制能够被利用于信息处理、能量收集、工程超材料和将在量子等离子体极限中操作的新技术中的应用。然而，由于使用常规物理气相沉积方法进行多晶金属生长的趋势，以及与将溶液生长的纳米晶体以期望的取向和位置放置在表面上以制造功能器件相关联的挑战，高清晰度单晶亚波长金属纳米结构的受控制造仍然是一个显著的障碍。在这里，我们介绍了一种新的可扩展的，绿色的，湿化学方法的单晶贵金属，使超光滑，外延，可控厚度的单晶薄膜的制造。它们是通过离子束铣削进行纳米结构减材制造的理想选择，也是通过光刻图案化进行晶体纳米结构加成的理想选择，从而实现大面积单晶超材料和高纵横比纳米线。与多晶结构相比，我们的单晶纳米结构表现出更高的特征质量和图案转移产率，降低了光学和电阻损耗，定制了局部场，并大大提高了稳定性，支持更大的局部场增强，并实现了纳米级的新的实际进展。
2019-06-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Origins of singlet fission in solid pentacene from an ab initio Green's-function approach
我们发展了一种新的第一性原理方法来预测和理解单重态裂变率与从头算格林函数形式主义的基础上多体微扰理论。从GW加上Bethe-Salpeter方程方法计算的单重态和三重态激子开始，我们计算了库仑相互作用中最低阶的激子-双激子耦合，假设最终状态由两个非相互作用的自旋相关的三重态组成，具有有限的质心动量。对于结晶并五苯，对称性决定了从明亮的单重态开始的唯一纯库仑裂变衰变需要一个由两个不相等的近简并三重态组成的最终状态，三重态的质量动量不为零，相等且相反。对于这样一个过程，我们预测的单重态寿命为40至150 fs，在非常好的协议与实验数据，表明这个过程可以主导单重态裂变结晶并五苯。我们的方法是通用的，并提供了一个框架，预测和理解多激子在固体中的相互作用。
2017-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent elastic constants for crystals with arbitrary symmetry: combined first principles and continuum elasticity theory
为研究弹性常数随温度的变化规律，将连续介质弹性理论与第一性原理计算相结合，提出了一种新的计算方法。推导出了在给定温度和压力下关于应变的单变量Gibbs自由能函数，从而利用第一性原理可以有效地实现Gibbs自由能关于温度和晶格参数的完全最小化。因此，利用这一新理论，可以得到具有任意对称性的晶体的各向异性热膨胀和与温度有关的弹性常数。此外，我们将我们的方法应用于六方铍，六方金刚石和立方金刚石，以说明其普遍适用性。
2012-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Heat-current filtering for Green-Kubo and Helfand-moment molecular dynamics predictions of thermal conductivity: Application to the organic crystal $β$-HMX
采用Green-Kubo矩方法和Helfand矩方法，从平衡态分子动力学（MD）模拟中获得了$β$-1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四氮辛烷（$β$ -HMX）在$T=300$ K和$P=1$ atm下的热导率张量.直接应用的格林-久保公式表现出缓慢收敛的综合热导率值，即使长（120纳秒）的模拟时间。为了部分缓解这种缓慢的收敛，我们开发了一个数值程序，涉及过滤MD计算的热流。过滤是通过物理上合理的去除热流分量，这是由原子速度的线性函数。一个双指数函数拟合的集成的时间依赖性的热导率，使用过滤的电流计算，以获得的热导率的渐近值。在Helfand矩方法中，热导率由平均平方Helfand矩的变化率获得。这两种方法都适用于周期性的$β$ -HMX超级电池的四个不同的大小和估计的无限大的晶体的热导率使用Matthiessen的规则。两种方法产生相似但不相同的热导率值。这些预测相比，实验和其他理论确定的值的导热系数的$β$ -HMX。
2022-02-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Ab initio molecular dynamics modelling of organic crystal electro-optical properties
对有机晶体4-N，N-二甲氨基-4 '-N'-甲基-芪对甲苯磺酸盐（DAST）和4-N，N-二甲氨基-4 '-N'-甲基芪2，4，6-三甲基苯磺酸盐（DSTMS）进行了分子动力学计算。研究了结构的振动模式，以检查有机晶体对其太赫兹产生能力的单个单元格声子贡献。线性光学性能也计算了分子动力学结构的快照通过Green-Kubo关系，并与实验传输。
2021-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Finite-temperature Green's function theory of terahertz-induced phonon angular momentum in polar crystals
Nanjing Normal University（南京师范大学）
该研究开发了自能修饰格林函数框架，将其应用于纤锌矿 GaN，揭示了太赫兹诱导声子角动量的不同旋转通道及非简谐展宽的影响，为相关物理研究提供了第一性原理基础。
2026-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards to solution of the fractional Takagi-Taupin equations. The Green function method
发展畸变晶体的X射线衍射理论是数学物理的一个重要课题。迄今为止，X射线衍射理论都是建立在对X射线散射平面内两个坐标系的一阶偏导数的Takagi-Taupin方程基础上的。本文提出了基于准时间变量为$α\in(0,1]$的一阶分数阶Takagi-Taupin方程的理论方法，并给出了相应的X射线柯西问题。在此基础上，在Cauchy问题的范围内，利用格林函数方法，导出了分数阶Takagi-Taupin方程的积分形式。在非均匀入射X射线束的情况下，得到了完整晶体X射线衍射的柯西问题的解，并与基于传统Takagi-Taupin方程解的相应解进行了比较，$α=1.$。同时，注意到$α$阶数的值可以根据实验X射线衍射数据进行调整。
2022-12-18 cond-mat.mtrl-sci math.AP
Coalescence, crystallographic orientation and luminescence of ZnO nanowires grown on Si(001) by chemical vapour transport
我们分析了在Si（001）衬底上用化学气相输运法生长的自组装ZnO纳米线的形貌、结构和发光特性。通过扫描电子显微镜检查的纳米线合奏揭示，不可忽略的部分的纳米线合并在一起，形成合并的聚集体在生长过程中。我们表明，聚结度可以明确量化的纳米线的横截面形状的统计分析。通过X射线衍射的结构性能的检查的证据表明，纳米线结晶在纤锌矿相，沿c轴伸长，并在平面内随机取向。通过光致发光和阴极发光光谱研究了ZnO纳米线的发光，发现ZnO纳米线的发光主要由两个带组成，即近带边发射和ZnO缺陷相关的特征绿光。扫描电子显微镜和单色阴极发光强度图的互相关表明：（i）聚结关节作为非辐射复合的来源，和（ii）ZnO纳米线的发光是不均匀分布在单纳米线水平。具体而言，近带边发射来自纳米线芯，而缺陷相关的绿色发光源自靠近纳米线侧壁的体积。二维模拟的ZnO纳米线所支持的光波导模式，使我们能够排除波导效应的发光不均匀性的根本原因。因此，我们将这一观察归因于核-壳结构的形成，其中壳的特征在于相对于核的高浓度的发绿光的辐射点缺陷。
2020-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Frequency-selective near-field enhancement of radiative heat transfer via photonic-crystal slabs: a general computational approach for arbitrary geometries and materials
我们证明了在可设计的频率和间距的图案化（光子晶体）板之间实现增强的频率选择性近场辐射传热的可能性，利用一般的数值方法计算传热在任意几何形状和材料的时域有限差分法的基础上。我们的模拟揭示了选择性和近场增强之间的权衡板-板分离减少，图案化的热传递最终减少到未图案化的结果乘以填充因子（由标准的近似近似描述）。我们还发现，热传递可以进一步增强在选择的频率时，板坯被带到一个滑翔对称的配置，与非对称群的退化的后果。
2011-08-26 cond-mat.mtrl-sci
A New Phosphorus Allotrope with Direct Band Gap and High Mobility
基于从头算演化晶体结构搜索计算，我们报道了一种新的磷相--绿磷（λ-P），它的直接带隙为0.7 ~ 2.4eV，具有很强的光学和输运各向异性。自由能计算表明，一个单层的形式，称为绿色磷烯，是在能量上比蓝色磷烯更稳定，从黑色到绿色磷烯的相变可以发生在87 K以上的温度。由于其弯曲结构，绿色磷烯可以在波纹状金属表面而不是清洁表面上合成。
2017-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Green's function formalism for band structures
本文从Hartree-Fock近似出发，利用格林函数方法，导出了晶体能带结构的从头算理论。它是基于自能的代数图解构造方案，该方案是为晶体轨道制定的（CO-ADC）。在这种方法中，格林函数的极点是通过求解一个合适的厄米特本征值问题来确定的。该方法不仅适用于外价带和导带，而且对于强电子关联有效的内价带也是稳定的。该方案的关键是在将其转换为晶体动量表示之前，根据Wannier轨道来评估自能。利用电子关联主要是局部的这一事实，可以通过适当的构型选择方案来截断晶格求和。这产生平坦的配置空间;即，对于大系统，其尺寸仅与每单位晶胞的原子数成线性比例，并且在某些条件下，确定能带结构的计算工作量也成线性比例。作为新形式主义的第一个应用，氟化锂晶体已被选定。研究了一种最小基组描述方法，得到了F2 p复合物的基本带隙和价带宽度，并与已有的理论和实验结果进行了比较.
2005-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
One-step approach to ARPES from strongly correlated solids: a Mott-Hubbard system
推导了半无限关联系统角分辨光电流的表达式。在突然近似下，光电流正比于一个操作者的单粒子二次延迟格林函数$\mathcal{G}$的光谱函数，该操作者在特定的量子态$χ$中产生位于表面的电子。对于多体单带模型描述的系统，我们给出了格林函数$\mathcal{G}$与无限晶体$G_{b,\mathbf{k}}(ω)$的格林函数在Wannier表象中的关系式.最终状态和晶体表面的作用进行了分析的模型格林函数的无限晶体与典型的莫特-哈伯德金属的三峰光谱函数。非相干带的准粒子极位置和谱权的动量依赖性都表现在光电流能量分布曲线的形状上。
2016-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Mechanical stability conditions for 3D and 2D crystals under arbitrary load
该研究统一了任意载荷下3D和2D材料全对称类的机械稳定性条件，基于四阶刚度张量的谱分解验证Kelvin模量正定性，给出高对称晶体显式条件并提供可分析任意对称晶体的Mathematica工具。
2025-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
SurfFlow: high-throughput surface energy calculations for arbitrary crystals
本研究推出开源高通量工具包SurfFlow，可自动计算任意晶体的表面能，通过预筛方法降低计算成本，结果接入规范数据库并配套网页界面，为表面能相关研究提供高效工具。
2023-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
