Hot electrons in low-dimensional phonon systems
金属中电子-声子耦合的一个简单的体模型在解释金属薄膜实验方面取得了惊人的成功，这些实验实际上涉及表面或其他低维声子。然而，通过将这个标准模型精确地应用于具有自由表面的半无限衬底，利用衬底的实际振动模式，我们表明这种一致性是偶然的，并且该模型实际上预测了从熟悉的T^5温度依赖性到更强的T^6 log T标度的低温交叉。与现有实验的比较表明，金属中电子-声子热化的标准模型普遍崩溃。
2005-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Interface defect-assisted phonon scattering of hot carriers in graphene
石墨烯的宽带和超快光响应近年来得到了广泛的研究，尽管光激发载流子动力学仍然远未完全理解。不同的实验方法意味着热电子的两种根本不同的散射机制之一。一种是高能光学声子，另一种是无序驱动的声学声子超碰撞。然而，通过光学和声学声子的并发弛豫尚未考虑到目前为止，阻碍了在一个统一的框架内解释不同的实验。在这里，我们扩大了光学声子介导的冷却模型，包括电子散射的声学声子。通过假设增强的电声声子超碰撞从本地化缺陷在光热电电流生成界面，我们提供了一个更广阔的视角超快的光响应的石墨烯，突出了以前被忽视的影响的接口冷却动力学。我们表明，瞬态光热电响应，这已完全归因于超碰撞，可以成功地解释不拒绝建立光学声子弛豫路径，表明这两种冷却机制不是相互排斥的，而是相辅相成的。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot carrier and hot phonon coupling during ultrafast relaxation of photoexcited electrons in graphene
我们研究，通过蒙特卡罗模拟器，热声子效应的光激发石墨烯的弛豫动力学和其定量的影响相比，考虑平衡声子分布。我们的多粒子方法表明，忽略热声子效应显着低估了光激发石墨烯的弛豫时间。热声子效应对于较高的激发脉冲能量和$1$与$3\times 10^{12} \mathrm{~cm}^{-2}$之间的光生载流子密度更为重要。声学谷间声子起着不可忽视的作用，发射的声子的波长限制了最大值（由载流子浓度决定）诱导较慢的载流子冷却速率。由于额外的冷却路径，在衬底上的石墨烯中固有声子加热被阻尼，热声子效应显示出与载流子密度的强烈的逆相关性。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall
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
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
Revealing the phonon bottleneck limit in negatively charged CdS quantum dots
本研究通过理论与实验结合，在无空穴的带负电CdS量子点中揭示了声子瓶颈限制的电子冷却时间尺度约为100 ps，为热电子寿命上限和能量收集速率下限提供了直接证据。
2025-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of self-heating and hot-phonons in metallic single walled carbon nanotubes
通过求解耦合的电子-光学声子（OP）Boltzmann输运方程和经典热方程，研究了金属单壁碳纳米管中自加热和热声子对电子输运的影响.我们发现，自加热降低了高偏置电导，从而解释了实验观察到的短OP平均自由程，而非平衡OP人口降低了整体电流水平。与实验数据的比较表明，管的衬底上，没有显着的人口的热声子建立在正常范围内的偏置。这些结果揭示了OP声子在碳纳米管中的衰减路径。
2006-02-15 cond-mat.mes-hall
Hot electron energy relaxation in lattice-matched InAlN/AlN/GaN heterostructures: the sum rules for electron-phonon interactions and hot-phonon effect
采用介电连续介质（DC）模型和三维声子（3DP）模型，对晶格匹配的InAlN/AlN/GAN异质结构准二维沟道中超热电子的能量弛豫进行了理论研究.由于半空间和界面声子的电子功率耗散和能量弛豫时间计算作为电子温度$T_e$的函数，使用各种声子寿命值从实验中，然后与3DP模型的评估进行比较。3DP模型产生的结果与DC模型非常接近：在没有热声子或屏蔽的情况下，从3DP模型计算的功率损耗比DC功率耗散小5%，而稍大的3DP功率损耗（小于4%，声子寿命从0.1到1 ps）是在整个电子温度范围从室温到2500 K后，包括热-声子效应（HPE）和屏蔽。非常接近的结果也获得了能量弛豫时间与两个声子模型（在5%的偏差）。然而，3DP模型被发现低估了9%的HPE。恢复了Mori-Ando求和规则，证明了在纯声子发射过程中，除了与界面声子的散射足够弱，或者当施加简并模条件时，DC和3DP模型得到的功率耗散值一般是不同的，这也与Register的散射速率求和规则一致.我们用两种声子模型计算得到的能量弛豫时间在低电子温度（$T_e<$ 750 K）时有很大的下降，在高温时下降缓慢。弛豫时间的温度依赖性和高温弛豫时间$\sim$ 0.09 ps的计算结果与实验结果符合良好。
2014-12-10 cond-mat.mes-hall
Phonon-drag thermopower and hot-electron energy-loss rate in a Rashba spin-orbit coupled two-dimensional electron system
本文从理论上研究了Bloch-Gruneisen（BG）体系中Rashba自旋轨道耦合二维电子系统（2DES）中声子拖曳对热电势和热电子能量损失率的贡献。我们假设电子通过形变势与纵向声学声子相互作用，通过压电势与纵向和横向声学声子相互作用。讨论了Rashba自旋轨道相互作用对声子拖曳热电势和热电子能量损失率的大小和温度依赖性的影响。我们数值提取的声子拖曳热势和能量损失率的温度依赖性的指数。我们发现，由于Rashba自旋轨道耦合的存在，指数被强烈抑制。
2013-06-11 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
Electrical Control over Phonon Polarization in Strained Graphene
我们利用磁-声子共振研究了悬浮单轴应变石墨烯中声子极化的可调谐性。单轴应变提升了LO和TO声子的简并度，产生两个交叉线偏振声子模和拉曼G峰的分裂。我们利用石墨烯中强的电子-声子耦合和磁-声子共振的非共振耦合来诱导门可调谐的圆声子二向色性。这与应变诱导的G峰分裂一起，使我们能够可控地将两个线性极化的G模式声子调谐为圆形声子模式。我们能够纯粹通过静电场实现高达40%的圆声子极化，并且可以通过从电子到空穴掺杂的调谐来反转其符号。这提供了对声子角动量的前所未有的静电控制，这为声子应用铺平了道路。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct temporal measurement of hot-electron relaxation in a phonon-cooled metal island
我们报告的时间测量的电子温度和电子-声子的热弛豫速率在微米尺度的金属岛，与1 fJ/K的顺序的热容。我们采用超导体-绝缘体-普通金属隧道结，嵌入在射频谐振器中，作为快速（~ 20 MHz）温度计。一个电阻加热器耦合到岛允许我们驱动电子温度远高于声子温度。利用该装置，我们直接测量了热电子布居的热弛豫，测得的速率与动态电子-声子冷却的理论一致。
2003-07-24 cond-mat.mes-hall
Hot Polarons with Trapped Excitons and Octahedra-Twist Phonons in CH3NH3PbBr3 Hybrid Perovskite Nanowires
杂化钙钛矿材料在光电子学和高效率发光器件中显示出巨大的应用潜力。缺陷诱导的束缚激子和声子之间的相互作用在理解这种优异的品质因数的新兴现象中起着重要的作用。在这里，我们展示了窄线宽的热极化子在$\mathrm{CH_{3}NH_{3}PbBr_{3}}$纳米线，它源于捕获激子和八面体扭曲声子之间的相互作用。光致发光中热极化子的观测表明激子与声子之间存在很强的相互作用。磁光谱进一步证实了多个热极化子的存在，并证实了束缚激子的塞曼分裂和声子能量随抗磁效应的增加。此外，参与相互作用的声子被证明是八面体扭转振动，这是横向光学声子，而捕获激子和纵向光学声子之间的相互作用是弱的。我们的工作表明，在钙钛矿中捕获的激子更喜欢与横向而不是纵向光学声子相互作用。由于体材料通常与纵向光学声子相互作用，这一结果提供了钙钛矿中缺陷的高耐受性的物理解释。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall
Probing phonon emission via hot carrier transport in suspended graphitic multilayers
我们研究热载流子输运下的磁场高达15 T的悬浮石墨多层膜通过微分电导（dI/dV）光谱。已经观察到明显的高能dI/dV异常，并表明与石墨中的固有声子发射过程有关。这种dI/dV异常在磁场下的演变被进一步理解为朗道能级间回旋共振-声子共振散射的结果。所观察到的磁声子效应不仅揭示了石墨系统中高电流传输的物理机制，而且为优化石墨纳米电子器件的性能提供了新的视角。
2011-08-08 cond-mat.mes-hall
Negative Differential Conductance and Hot Phonons in Suspended Nanotube Molecular Wires
自由悬浮的金属单壁碳纳米管（SWNTs）的载流能力比基底上的碳纳米管低，在低电场下表现出负微分电导（NDC）。理论分析揭示了显着的自加热效应，包括电子散射热非平衡光学声子。利用强自加热下的电子输运特性，首次探测单个单壁碳纳米管的热导率（~ 3600 Wm-1 K-1，T=300 K）高达~700 K，并揭示了Umklapp声子散射在高温下的1/T依赖性。
2005-08-31 cond-mat.mes-hall
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
Efficient phonon cascades in hot photoluminescence of WSe$_2$ monolayers
光激发的载流子的能量弛豫是光电子学中重要的基本问题，并且对于单层（1 L）过渡金属硫属化物（TMD）的性能至关重要。我们测量了在接近激光激发能（低至~ $\sim$ 0.6meV）的1 L-WSe $_2$中的光散射和发射。我们检测到一系列周期性的最大热光致发光强度，源于高于A-激子状态的能量状态，除了尖锐的，非周期性的拉曼线相关的声子模式。我们发现一个周期$\sim$ 15毫电子伏的峰值低于（斯托克斯）和以上（反斯托克斯）的激光激发能。我们检测到7个最大值从78 K到室温的斯托克斯信号和5个反斯托克斯，强度随温度的增加。我们将这些分配给声子级联，使载流子在自由载流子间隙中的真实状态之间进行声子诱导的跃迁，在每一步中都有可能发生辐射复合。我们推断，在导带中的中间态的布里渊区的$Λ$谷参与1 L-WSe $_2$的级联过程。这些观测结果解释了载流子弛豫的主要阶段，这是迄今为止在时间分辨实验中无法获得的。这对于光电应用（如光电探测器和激光器）非常重要，因为它们决定了恢复率，从而决定了器件的速度和效率。
2020-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot-electron cooling by acoustic and optical phonons in monolayers of MoS$_2$ and other transition-metal dichalcogenides
我们研究了单层MoS $_2$中声学声子和光学声子对热电子的冷却。考虑到所有相关的电子-声子（el-ph）耦合，研究了冷却功率$P$（$P_e = P/n$）作为电子温度$T_e$（0-500 $\mathrm{K}$）和载流子密度$n$（$10^{10}$ $\mathrm{cm}^{-2}$）的函数。我们发现，在$T_e \sim 50$ - $75$ $\mathrm{K}$处发生了从低$T_e$的声学声子主导冷却到高$T_e$的光学声子主导冷却的交叉.未屏蔽的变形势（DP）耦合到TA声子示出占主导地位的$P$由于声学声子散射在整个温度和密度范围内考虑。由于屏蔽DP耦合到LA声子和屏蔽压电（PE）耦合到TA和LA声子的冷却功率是低的数量级。在Bloch-Grüneisen（BG）方案中，预测$P\sim T_e^4$（$T_e^6$）和$P\sim n^{-1/2}$（$P_e\sim n^{-3/2}$）存在未筛选（筛选）的el-ph相互作用。由于光学声子的冷却功率主要由零阶DP耦合和Fröhlich相互作用，并被发现显着减少的热声子效应时，由于声子-声子散射的声子弛豫时间是大的弛豫时间相比，由于el-ph散射。研究了热声子分布函数对$T_e$和$n$的依赖性。我们的单层MoS $_2$的结果进行了比较，在传统的二维电子气（2DEGs），以及单层和双层石墨烯。
2014-10-13 cond-mat.mes-hall
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
Power loss of hot Dirac fermions in silicene and its near equivalence with graphene
研究了硅烯中热狄拉克费米子与本征谷内和谷间声学和光学声子耦合的功率损耗$P$随电子温度$T_e$和密度$n_s$的变化关系.在非常低的$T_e$下，发现功率耗散遵循Bloch-Grüneisen幂律$\propto T_e^4$和$n_s^{-0.5}$，如在石墨烯中，并且对于$T_e \lesssim20-30$ K，功率损耗主要是由于谷内声学声子散射。另一方面，与石墨烯不同，在低至$\sim$ $30$ K的温度下，无色散的低能量谷间声学声子开始主导功率传递，并且光学声子在$T_e \gtrsim200$ K下主导。总功率损耗随着$T_e$而增加，在$300$ K下具有$\sim$ $10^{10}$ eV/s的值，其与石墨烯中的数量级相同。在较高的$T_e$下，由于谷内声学声子的功率损耗随$n_s$的增加而增加，而由于谷间声学声子和光学声子的功率损耗被发现与$n_s$无关。有趣的是，硅烯中的能量弛豫时间比石墨烯中的能量弛豫时间高约$4$倍。出于这个原因，硅烯在辐射热计和量热计中的应用可能优于石墨烯。功率转移到表面光学声子$P_{\text{SO}}$也研究了作为$T_e$和$n_s$的功能硅烯在Al $_2$ O $_3$基板，它被发现是大于本征声子的贡献在较高的$T_e$。讨论了基质工程以减少$P_{\text{SO}}$。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Electron-phonon Interaction in Non-polar Quantum Dots Induced by the Amorphous Polar Environment
我们提出了一种载流子在非极性量子点中的能量弛豫机制。载流子跃迁是由于它们与由周围非晶介质中的局部振动引起的振荡电场的相互作用。我们证明，这种机制控制嵌入在SiO $_2$矩阵，其中传统的电子-声子相互作用的机制是没有效率的Si纳米晶体中的电子的能量弛豫。
2008-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On Remote Phonon Scattering
极性声子可以在相邻层中感应电场，无论是非极性的还是极性的，产生电子的远程声子散射。远程声子散射的处理一直基于介质连续模型，该模型仅考虑电边界条件。我们表明，晶体的极性模式满足机械和电气边界条件不能引入远程声子效应在色散的情况下。此外，即使在色散的存在下，远程声子效应是可以忽略的，作为满足机械边界条件的必要性的结果。
2020-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot carrier dynamics and electron-optical phonon coupling in photoexcited graphene via time-resolved ultrabroadband terahertz spectroscopy
电子-电子相互作用是量子场论中狄拉克费米子对数重整化的重要来源。在热载流子和声子动力学中起着重要作用的电子-光学声子耦合（EPC）的重整化在石墨烯发现后得到了广泛的讨论。基于Boltzmann输运方程和综合温度模型，利用时间分辨超宽带太赫兹（THz）光谱技术结合数值模拟，研究了热载流子动力学和EPC强度.在高泵浦能量密度下，THz电导谱出现了较大的负光电导和非Drude行为，这是由热载流子分布和散射率随时间的变化引起的。通过对THz电导率谱和瞬态THz反射率随时间演化的拟合，我们成功地估计了$A_1^{\prime}$光学声子模在$\mathbf{K}$点附近的无量纲EPC矩阵元为$λ_{\mathbf{K}} \approx$ 0. 09，比重整化群的预测值稍大.
2021-07-05 cond-mat.mes-hall
Effects of hot phonons and thermal stress in micro-Raman spectra of molybdenum disulphide
显微拉曼光谱已成为探测新兴功能材料（如二维（2D）层状结构）热物理行为的重要工具。通过聚焦拉曼激发激光束的局部加热预期在材料中产生应力和非平衡温度分布。在这里，我们调查的热光学声子在二硫化钼（MoS2）的拉曼光谱的影响，并区分它们与热致压缩应力，这导致拉曼频率蓝移在聚焦拉曼激光光斑所造成的。在显微拉曼测量中考虑应力效应的情况下，发现热光学声子和声学声子浴之间的不平衡程度远小于在悬浮石墨烯的先前显微拉曼测量中观察到的那些。与布里渊区中的其他光学声子和声学声子相比，观察结果与基于第一性原理的理论预测相一致。这些发现提供了对这种新兴的2D过渡金属二硫属化物（TMD）电子和光电材料中能量弛豫过程的详细了解，并澄清了这种和其他2D材料中热传输的显微拉曼测量中的一个重要问题。
2022-11-09 cond-mat.mes-hall
Semiconductor nanofilms as thermal phonon polarizers: competing effects of scattering selection rules and boundary mode conversion
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究声子散射选择规则对纳米半导体薄膜热流的调制，通过第一性原理计算揭示其与边界模式转换的竞争，驱动低温下模式极化热电流，可实现纳米薄膜声子耦合的对称选择性工程。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Hot Zone-center Optical Phonons in Laser Irradiated Molybdenum Disulfide with a Semiconductor Multitemperature Model
先前的多温度模型（MTM）解决声子温度的偏振水平和测量已经发现显着的非平衡在不同的声子偏振在激光照射的石墨烯和金属。在这里，我们开发了一个特定的超导体MTM（SC-MTM），包括电子-空穴对的产生，扩散和重组，并表明声子极化水平模型不会产生可观察到的基于极化的非平衡激光辐照二硫化钼（MoS $_2$）。与此相反，明显的非平衡预测之间的区心光学声子和其他模式。动量为基础的非平衡比被发现增加与减小激光光斑尺寸和与基板的相互作用。这一发现对于理解二维光电子器件中的能量弛豫过程和拉曼热输运测量具有重要意义。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Modulation of a surface plasmon-polariton resonance by sub-terahertz diffracted coherent phonons
相干亚太赫兹声子入射到沉积在电介质衬底上的金光栅上经历衍射，从而引起表面等离子体激元-极化激元共振的改变。这导致在等离子体激元-极化激元共振附近的可见光的结构的反射率的有效高频调制（高达110 GHz）。通过设计提供等离子体极化激元和声子共振的周期性纳米结构来实现高调制效率。我们的理论分析表明，等离子体激元极化激元共振的动态变化是由光栅内的高阶声子共振频率的狭缝宽度的调制。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent interactions between phonons and exciton or exciton-polariton condensates
本文分析了半导体微腔中激子和激子-极化激元凝聚体与相干声波的相互作用。在k-无关相互作用近似下，得到了凝聚体-声子耦合系统激发色散的解析解。占k-依赖性的结果在一个更强的修改的色散，甚至在外观的“旋子不稳定性”区域。
2011-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent Phonons-Driven Hot Carrier Effect in a Superlattice Solar Cell
本文从理论上研究了极性半导体超晶格太阳能电池中相干纵光学声子对载流子热化的影响，发现相干声子能削弱电子-声子耦合、降低热化功率，从而增强热载流子效应并提升电池性能。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hot-Carrier Cooling in High-Quality Graphene is Intrinsically Limited by Optical Phonons
许多有前途的光电子器件，如宽带光电探测器、非线性频率转换器和用于数据通信系统的构建块，都利用石墨烯中的光激发载流子。对于这些系统，它是必不可少的理解，并最终控制，光致热载流子分布的冷却动力学。然而，仍然有一个积极的辩论不同的机制，有助于热载体冷却。特别是，最终限制冷却动力学的内在冷却机制仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们通过研究两个技术相关的系统来解决这个问题，这两个系统由迁移率> 10，000 cm $^2$高质量石墨烯和不能有效吸收石墨烯电子热的环境组成：WSe $^{-1}$封装的石墨烯和悬浮的石墨烯。我们在室温下使用超快泵浦-探测光谱研究了这两种高质量石墨烯系统的冷却动力学。在这些系统中，通过无序辅助的声学声子散射和向环境的面外热传递进行冷却的效率相对较低，预计冷却时间为数十皮秒。然而，我们观察到更快的冷却，在几皮秒的时间尺度上。我们把这归因于一种内在的冷却机制，在热载流子分布中具有足够动能的载流子发射光学声子。在声子发射期间，电子系统不断地再热化，重新产生具有足够能量的载流子以发射光学声子。我们开发了一个分析模型，解释了所观察到的动态，冷却最终受到限制的光-声声子耦合。这些对石墨烯中热载流子本征冷却机制的基本认识将对石墨烯基光电子器件的发展起到关键的指导作用。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High field transport in graphene
在这项工作中，高场载流子输运在二维（2D）石墨烯进行了研究。基于光学声子发射的高散射率，应用解析模型来估计石墨烯中的饱和电流。用蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了非平衡（热）声子效应。MC模拟证实了热声子效应在石墨烯的电流饱和中起主导作用。与热声子效应相比，由于弹性散射事件导致的电流退化要小得多。并对速度超调等瞬态现象进行了MC仿真研究。模拟结果表明，如果在没有带隙的情况下可以进行静电控制，则通过将沟道长度缩小到100 nm以下，石墨烯将被用于高速电子器件中。
2011-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon impact on the dynamics of resonantly excited and hot excitons in diluted magnetic semiconductors
声子是半导体中亮激子和暗激子耦合的主要机制。在这里，我们研究稀磁半导体，这个过程是在直接竞争的散射在本地化的磁性杂质。为此，最近开发的量子动力学描述的激子自旋动力学在稀磁半导体量子阱扩展的散射与纵向声学声子。一个强大的声子的影响被发现在激子的抛物线上的激子动量的重新分配，变得特别突出的高温和激子分布进一步远离激子共振，这是光学黑暗。尽管它们对能量再分配的影响，声学声子几乎不影响激子自旋动力学，因为激子-杂质相互作用总是占主导地位。此外，事实证明，激子自旋寿命增加了大约一个数量级的非平衡热激子分布，此外，显着的量子动力学签名后出现的激子自旋动力学共振光激发显着减少。
2019-02-28 cond-mat.mes-hall
Circumventing the Phonon Bottleneck by Multiphonon-Mediated Hot Exciton Cooling at the Nanoscale
在半导体材料中，热激子冷却是高度激发的载流子非辐射弛豫以形成带边激子的过程。虽然冷却在确定系统的热损失和量子产率方面起着重要作用，但在受限半导体纳米晶体（NC）中，冷却的时间尺度和机制还没有得到很好的理解。电子能隙和声子频率之间的不匹配导致了声子瓶颈的假设，其中冷却将非常缓慢，而增强的电子-空穴相互作用已经被用来解释在超快时间尺度上发生的冷却。在这里，我们开发了一个原子的方法来描述声子介导的激子动力学，我们用它来模拟热激子冷却的实验相关的大小的NC。我们的框架包括电子-空穴相关性以及多声子过程，这两者都是准确描述冷却过程所必需的。我们发现，冷却发生在几十飞秒的时间尺度上的CdSe核心，在协议与实验测量，通过级联的弛豫事件介导的有效的多声子发射。冷却时间尺度随着NC尺寸的增加而增加，这是由于激子-声子耦合（EXPC）降低，并且它们在CdSe-CdS核-壳NC中大一个数量级，这是因为EXPC降低到低频和中频声学模式。
2023-01-17 cond-mat.mes-hall
Hot phonon effects on high-field transport in 2DEG GaN
本文利用系综蒙特卡洛模拟研究GaN二维电子气的高场输运，发现受限电子与体声子模型下热声子效应不显著，且无负微分电导，碰撞电离可忽略。
2024-02-09 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
A new relation between the hot electron power loss and acoustic phonon limited mobility in Bloch-Grüneisen regime
在Bloch-Grüneisen（BG）体系中，给出了半导体中三维和二维电子气以及Dirac费米子的声子散射引起的电子功率损失F（T）和迁移率μ_p的表达式。我们得到了一个简单的关系式F（T）μ_p = ηev_s^2，其中η（~1）为常数，e为电子电荷，v_s为声学声子速度。它被发现是独立的温度和电子浓度。将此关系应用于GaAs异质结和石墨烯，从测量的F（T）得到μ_p。我们提出，利用这个关系，在完全依赖于声学声子耦合的BG区，F（T）的测量可以作为确定低温μ p的工具，而低温μ p由于无序的贡献而难以测量
2017-06-21 cond-mat.mes-hall
Hot electron cooling by acoustic phonons in graphene
利用液氦温度下的GHz噪声测温技术研究了超热电子在金属石墨烯中的能量损失。我们观察到的电子温度T / V在低偏压下，与热扩散到由Wiedemann-Franz定律所描述的引线。我们报告$T\propto\sqrt{V}$的行为在高偏压，这对应于T4依赖的冷却功率。这是2D声学声子冷却机制的签名。从热方程分析的两个制度，我们提取准确的值的电声声子耦合常数$Σ$在单层石墨烯。我们的测量点晶格无序的重要影响，在减少$Σ$，尚未考虑的理论。此外，我们的研究为石墨烯测热探测器的新兴领域提供了强有力的支持。
2012-08-11 cond-mat.mes-hall
Effect of defect-induced cooling on graphene hot-electron bolometers
在高声子温度下，石墨烯中的缺陷介导的电子-声子碰撞（超级碰撞）允许比正常的动量守恒的电子-声子碰撞更大的能量转移和更快的热电子冷却。在声子温度非常低的情况下，无序也会影响电子和声子之间的热流，此时声子的波长超过平均自由程，在这两种情况下，冷却速率都表现出与电子温度的特征性立方幂律关系，这与原始石墨烯的T^4关系明显不同。缺陷诱导冷却对光电子器件性能的影响在很大程度上仍未被探索。在这里，我们研究了基于外延石墨烯量子点的热电子测辐射热计的冷却机制，其中缺陷密度可以通过制造工艺来控制。高缺陷密度的器件符合立方幂律。缺陷引起的冷却产生的热导率随着温度的增加而缓慢增加，从而大大提高了设备的响应度相比，具有较低的缺陷密度和正常碰撞冷却操作的设备。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall
LO-phonon emission rate of hot electrons from an on-demand single-electron source in a GaAs/AlGaAs heterostructure
利用最近发展起来的具有1 ps时间分辨率的飞行时间测量技术和电子能谱技术，我们发展了一种测量超热电子沿量子霍尔条耗尽边缘运动的光-声子发射率的方法。实验结果的比较，一个单粒子模型意味着主要的散射机制涉及到两个步骤的过程，通过内朗道能级跃迁。我们表明这种散射可以通过控制边缘电位分布来抑制，并且可以实现> 1 mm的散射长度，从而允许将该系统用于可扩展的单电子器件应用。
2017-12-25 cond-mat.mes-hall
Ballistic Hot Electron Transport in Graphene
我们从理论上研究了高能超热电子在石墨烯中的非弹性散射率和载流子平均自由程，包括电子-电子和电子-声子相互作用。在考虑光学声子发射和电子-电子散射的情况下，我们发现电子密度的非弹性散射时间$τ\sim 10^{-2}-10^{-1} \mathrm{ps}$和平均自由程$l \sim 10-10^2 \mathrm{nm}$为$n = 10^{12}-10^{13} \mathrm{cm}^{-2}$。特别是，我们发现，平均自由程表现出有限的声子能量$200 \mathrm{meV}$由于电子-声子相互作用的跳跃。我们的结果是直接适用于设备的结构，其中弹道输运是相关的非弹性散射占主导地位的弹性散射。
2008-06-03 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
Relaxation of hot electrons in a degenerate two-dimensional electron system: transition to one-dimensional scattering
在介观三端器件输运实验中，研究了简并二维电子系统中远离热平衡的超热电子的能量弛豫通道。我们观察到了超热电子从零磁场下的二维散射到强磁场下的准一维散射的转变。在二维情况下，电子-电子散射是主要的弛豫机制，而随着磁场的增加，光学声子的发射变得越来越重要。观测到每个热电子发射的多达11个光学声子，使我们能够以高精度（$\eph=36.0\pm0.1\,$ meV）确定GaAs中LO声子在低温下的起始能量。电子-电子散射和光学声子发射的数值计算强调我们的解释过渡到一维动力学。
2011-08-04 cond-mat.mes-hall
Current-induced forces and hot-spots in biased nano-junctions
我们从理论上研究了载流纳米导体内部的电流感应力（CIF）、焦耳热和热传输的相互作用。我们发现，由于电子-声子的相干性，CIF可以控制导体中的空间热耗散。即使对于对称导体，这也会产生显著的不对称集中的过热（热点）。当耦合到电极声子时，CIF驱动不同的声子热通量进入两个电极。第一性原理计算对现实的偏置纳米结说明了效果的重要性。
2015-02-10 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
Polarization-induced Weyl phonons in nonsymmorphic crystals
该研究揭示了非对称空间群中，外电场或铁电序引发的电极化可产生Weyl声子，拓展了拓扑声子的调控途径。
2023-12-19 cond-mat.mes-hall
Thermal and electrostatic tuning of surface phonon-polaritons in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures
该研究利用低温红外近场显微镜在SrTiO3及含二维电子气的LaAlO3/SrTiO3异质结构中观测表面声子极化激元，并实现温度与静电门控调谐。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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 Effect in A Cylindrical Nanoshell
本文导出了计算三维电子向任意D维声子子系统传递热功率的一般表达式。研究了自由悬浮的圆柱形纳米壳层中的电子-声子耦合，其中声学声子被限制在准一维，而电子的行为是三维的。热功率的温度依赖性得到解析，并从$T^{3}$到$T^{3}/(1-ν^2)+9γT^4/[T^*(1-ν^2)^{3/2}]$依赖性的低温交叉也被观察到。从金属纳米管的材料参数估计相应的量。
2011-08-05 cond-mat.mes-hall
Quantum model of gain in phonon-polariton lasers
本文发展了一个计算声子-极化激元子带间激光器增益的量子模型。极化激子增益是由限制在量子阱结构中的电子和限制在材料一层中的声子之间的相互作用产生的。我们的理论方法是基于表达的关键物质激发（子带间电子和声子）在第二量子化的偏振密度方面，和治疗所有的非共振极化与有效的介电函数。电子和声子极化之间的相互作用被微扰处理，并在反转子带的情况下引起极化的受激发射。我们的模型提供了一个完整的物理系统的洞察力，并允许确定的声子和光子的激光增益的分数。此外，它可以应用和扩展到任何类型的设计和材料系统，为未来声子极化激元激光器的优化提供了广泛的可能性。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall
Temperature and Gas-Environment Dependent Electron and Phonon Transport in Suspended Carbon Nanotubes Up to Electrical Breakdown
在250- 400 K温度范围内，研究了自由悬浮的金属单壁碳纳米管（SWNTs）在真空和不同气体中的高偏压下的电输运特性。利用自加热研究了单壁碳纳米管中声子输运和光学声子衰减的温度依赖性。在高温下，单壁碳纳米管的声学声子热导率遵循~1/T。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小。气体分子有助于热光学声子沿管长度的弛豫，并使增强的电流。在真空中，悬浮的单壁碳纳米管的高偏压击穿可以通过在低声学声子温度下由电发射的热光学声子引起的熔化而发生。
2005-07-20 cond-mat.mes-hall
Nanoscale Probing of Localized Surface Phonon Polaritons in SiC Nanorods with Swift Electrons
表面声子极化激元在红外到太赫兹波长的光的亚波长控制和操纵方面具有很大的潜力。在这里，我们借助单色扫描透射电子显微镜-电子能量损失谱技术，研究了SiC纳米棒中光学声子模的激发。表面声子极化激元受SiC纳米棒的几何形状和尺寸的调制。特别地，我们研究了表面声子极化激元的色散关系、空间依赖性以及几何和尺寸效应。这些实验结果与介电响应理论和数值模拟相一致。这些发现为在极性介质中操纵光提供了关键信息，对设计新型纳米级声子-光子器件具有重要意义。
2019-09-21 cond-mat.mes-hall
Phonon polaritonics in two-dimensional materials
声子极化激元对电磁能的极端限制有望成为控制物质动力学的强有力的新形式。为了使这种控制达到原子尺度的极限，重要的是要考虑二维（2D）系统中的声子极化激元。最近的研究指出，在2D中，纵向和横向光学（LO和TO）声子之间的分裂是不存在的$Γ$点，即使是极性材料。这种LO-TO分裂的缺乏是否意味着在极性单分子膜中没有声子极化激元？在这里，我们推导出第一原理表达式的极性单层的导电性指定的波矢依赖LO和TO声子色散。在长波长（本地）的限制，我们找到了一个普遍的形式的电导率在$Γ$点，其寿命和LO声子的群速度的LO声子的频率。我们的分析表明，二维声子极化激元只是二维系统的LO声子。对于六方氮化硼（hBN）的具体例子，我们估计的限制和传播损耗的LO声子，发现高限制和合理的传播品质因数重合的区域，这可能是难以检测到与当前的近场光学显微镜技术。最后，我们研究了外部发射体与二维hBN纳米结构的相互作用，发现由于与局域二维声子极化激元的耦合，自发发射得到了极大的增强，以及外部发射体与hBN声子之间多模强耦合和超强耦合的可能性。这可能导致基于强耦合的电子和声子的新的混合态的设计。
2019-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
