Thermal conductance of metallic atomic-size contacts: Phonon transport and Wiedemann-Franz law
受最近实验的启发[Science 355，6330（2017）; Nat. Nanotechnol. 12，430（2017）]，我们在这里提出了对由三种不同金属制成的原子尺寸接触的热导率的广泛理论分析，即金（Au），铂（Pt）和铝（Al）。
2017-11-05 cond-mat.mes-hall
Phonon mediated interlayer conductance in twisted graphene bilayers
石墨烯层之间的传导被抑制的动量守恒每当层堆叠有一个旋转。在这里，我们表明，声子散射起着至关重要的作用，促进层间导电。由此产生的对方向的依赖性与先前预期的完全不同，并且更有利于设备应用。在低温下，由于声子瓶颈，我们预测会出现类似二极管的电流-电压特性。简单的标度关系给出了一个很好的描述的电导作为温度，掺杂，旋转角，和偏置电压的函数，反映了层间拍声子模式的主导作用。
2013-01-03 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
Minimizing coherent thermal conductance by controlling the periodicity of two-dimensional phononic crystals
周期性孔阵列声子晶体（PnC）可以强烈地修改声子色散关系，并已被证明可以相干地影响热导，特别是在散射被抑制的低温下。影响这种效应的一个非常重要的参数是结构的周期。在这里，我们测量了亚开尔文热导率的纳米制造的PnCs具有相同的孔填充因子，但三个不同的周期，4，8和16 $μ$米，使用超导隧道结测温。我们发现，所有测量的样品可以抑制一个数量级的热导，并有一个较低的热导比以前测得的较小的周期，1 $μ$ m和2.4 $μ$ m的结构。8 $μ$ m周期PnC给出上述所有样品的最低热导率，并且具有迄今为止在PnC中观察到的最低比电导/单位加热器长度。相反，相干输运理论预测，最长的周期应该具有最低的热导率。与非相干模拟的比较表明，扩散边界散射可能是相干理论部分崩溃背后的机制。
2019-04-19 cond-mat.mes-hall
Effect of phonon scattering by surface roughness on the universal thermal conductance
利用全弹性理论计算了低温下表面粗糙度对介观系统声子散射的影响。散射的低频行为显示出新颖的幂律依赖性所产生的不寻常的弹性模式的属性。这导致了新的预测的低温抑郁症的热导率低于理想的通用值。与Schwab等人[Nature 404，974（2000）]的数据比较表明，在热通道宽度尺度上的表面粗糙度在实验中是重要的。
2001-05-22 cond-mat.mes-hall
Controlling thermal conductance using three-dimensional phononic crystals
本文实验证明三维声子晶体可在亚开尔文温度下调控并增强热导，无需悬浮器件，且结果超出基于声子能带相干修正的简单理论解释。
2021-04-28 cond-mat.mes-hall
Quantized Thermal Conductance of Nanowires at Room Temperature due to Surface Phonon-Polaritons
基于Landauer公式，我们证明了由于表面声子-极化激元沿极性纳米线的传播而产生的热导与材料特性无关，并由Pi^2kB^2T/3 h给出。这些能量载体的巨大传播长度确定了这种量子化不仅适用于远小于1 K的温度，就像电子和声子的情况一样，而且适用于与室温相当的温度，这可以显着促进其在纳米级电子学和光子学的热管理中的观察和应用。
2013-12-06 cond-mat.mes-hall
Graphene on hexagonal boron nitride as a tunable hyperbolic metamaterial
六方氮化硼（h-BN）是一种天然的双曲线材料，其介电常数在基面中是相同的（ε ^t = ε ^x = ε ^y），但与法向平面（ε ^z）中的介电常数具有相反的符号（ε ^t* ε ^z < 0）。由于这种性质，h-BN的有限厚度板充当用于传播双曲声子极化激元的多模波导，双曲声子极化激元是源于光子与声子中的电偶极子之间的耦合的集体模式。然而，控制这些双曲声子极化激元模式仍然具有挑战性，主要是因为它们的电动力学性质由h-BN的晶格决定。在这里，我们通过直接纳米红外成像表明，这些双曲极化激元可以有效地调制在由单层石墨烯在h-BN上组成的范德华异质结构中。可调谐性起源于石墨烯中的表面等离子体激元与h-BN中的双曲声子极化激元的杂交，使得石墨烯/h-BN异质结构的本征模是双曲等离子体激元-声子极化激元。值得注意的是，石墨烯/h-BN中的双曲等离子体-声子极化激元几乎没有欧姆损耗，使得它们的传播长度比h-BN中的双曲声子极化激元的传播长度大1.5-2.0倍。双曲型等离子体激元-声子极化激元具有石墨烯中表面等离子体激元和h-BN中双曲型声子极化激元的优点。因此，石墨烯/h-BN结构可以被分类为电磁超材料，因为这些器件的所得特性并不单独存在于其组成元素中。
2015-06-23 cond-mat.mes-hall
Coupled metamaterial-phonon terahertz range polaritons in a topological insulator
本文通过TDTS实验展示BST拓扑绝缘体声子与LC超材料光子模式的强耦合，观测到声子极化激元及约0.09的归一化耦合强度，证明可借电磁环境调控材料力学、磁与拓扑自由度。
2024-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Large penetration depth of near-field heat flux in hyperbolic media
我们比较了声子极化激元介质和双曲型超材料的超普朗克热辐射。特别是，我们确定了三种不同结构的吸收介质内的热光子的穿透深度：两个半无限声子极化激元介质支持表面模式，两个多层双曲超材料和两个纳米线双曲超材料。我们表明，双曲模式的穿透深度可以是数量级大于表面模式，这表明双曲材料是更可取的近场热光伏应用比纯声子极化激元材料。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall
Multiple negative differential conductance regions and inelastic phonon assisted tunneling in graphene-hBN-graphene structures
在本文中，我们详细研究了在石墨烯-hBN-石墨烯器件的垂直电流中六方氮化硼（hBN）板和石墨烯层之间的旋转对准的效果。我们展示了如何为小的旋转角度，由hBN晶格的动量转移导致多个峰值的I-V曲线的设备，给原产地多个区域显示负微分电导。我们还研究了在垂直电流声子散射的效果，看看如何开放的非弹性隧穿事件允许的光学声子的自发发射导致尖锐的峰值的二阶导数的电流。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon scattering in quantum point contacts
研究了声子对电子的背散射对量子点接触电导量子化值$2e^2/h$的负修正。校正显示激活的温度依赖性，也引起电导的零偏置异常。我们的结果是在定性协议与最近的实验研究的0.7功能的量子点接触的电导。
2002-11-26 cond-mat.mes-hall
Phonon-mediated negative differential conductance in molecular quantum dots
传输通过一个单一的分子导体被认为是，显示负微分电导行为与声子介导的电子隧穿过程。该理论工作由Leroy等人最近的实验激发，该实验使用与STM尖端接触的碳纳米管[Nature { \bf 432}，371（2004）]，其中可以观察到呼吸模式声子侧峰的负微分电导。这个系统的一个特点是，注入电子的隧道耦合和那些收集它们在衬底上是高度不对称的。使用量子点模型，将单个电子能级耦合到局部声子，形成极化子能级。还引入了“半穿梭”机制。一个量子动力学公式允许导出速率方程。假设不对称的隧穿率，并在没有半梭耦合，负微分电导得到了很宽的参数范围。对这一现象进行了详细的解释，表明NDC在中间电子-声子耦合时最大。此外，在没有栅极的情况下，“浮动”电平导致电流平台的两个不同长度，这与两个结处的电容耦合有关。结果表明，“半穿梭”机制倾向于加强负微分区域，但它不能触发这种行为本身。
2006-01-24 cond-mat.mes-hall
Phonon effects on the current noise spectra and the ac conductance of a single molecular junction
利用非平衡格林函数和运动方程方法，建立了单分子结（SMJ）中电子输运与振动模耦合的自洽场论。结果表明，在这种自洽微扰理论中，声子在强电子-声子耦合区的非平衡动力学可以得到适当的考虑，声子的自能与分子结中的电流涨落有关.我们计算了有限频率非对称噪声谱和交流电导，揭示了丰富的非弹性电子隧穿特性的吸收和发射性能的SMJ。在有限偏压和电子隧穿电流的作用下，分子结的振动模式被加热并驱动到非平衡状态。研究了非平衡声子对电流谱和噪声谱的影响。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall
Nonlinear vs. bolometric radiation response and phonon thermal conductance in graphene-superconductor junctions
石墨烯是一个有前途的候选人，建立快速和超灵敏的测辐射热探测器，由于其弱的电子-声子耦合和低热容量。为了实现一个实用的石墨烯基测辐射热计，几个重要的问题，包括辐射响应的性质，耦合效率的辐射和热导需要仔细研究。为了解决这些问题，我们提出了石墨烯-超导体结作为一种可行的选择，以实现高效和灵敏的测辐射热计，超导体接触作为热电子屏障。对于具有高度透明界面的石墨烯-超导体装置，在存在射频辐射的情况下的电阻读出由非线性响应主导。另一方面，石墨烯-超导体隧道器件显示出对辐射的主要热响应。对于在$SiO_{2}$衬底上制造的石墨烯器件，我们证实了最近的理论预测$T^{2}$的声子热导的温度依赖性在石墨烯通道中存在的无序在低温下。
2014-02-24 cond-mat.mes-hall
Spin Conductance in one-dimensional Spin-Phonon systems
本文给出了一维自旋为1/2的海森堡和XY模型与声子耦合的自旋电导的结果。我们应用一种基于随机级数展开（量子蒙特卡罗）方法的方法来评估各种声子色散和自旋-声子耦合值的电导。从我们的数值模拟和分析参数，我们推导出电导的几个标度律。
2005-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum phonon transport of molecular junctions amide-linked with carbon nanotubes: a first-principle study
在密度泛函理论水平上研究了单壁碳纳米管（SWCNTs）与苯和烷烃酰胺键连接的分子链中的量子声子输运。从标准量子化学软件获得力常数矩阵。声子传输和热导是由非平衡格林函数和模式匹配方法。我们发现弹道热导对分子结的压缩或拉伸不敏感。单壁碳纳米管在切割边缘处的终止基团仅定量地影响热导率。苯链和烷烃链的电导差异较大。透射谱分析表明：（i）低温热导主要由单壁碳纳米管的横向声学模贡献;（ii）由于分子结的存在，简并声子模的透射几率不同;（iii）单壁碳纳米管的扭转模几乎不能被烷烃链透射。结果表明，在38 K以下，烷烃链的弹道热导率大于苯链的弹道热导率，而在较高温度下，烷烃链的弹道热导率小于苯链的弹道热导率。
2008-07-08 cond-mat.mes-hall
Thermal conductance and thermoelectric figure of merit of C$_{60}$-based single-molecule junctions: electrons, phonons, and photons
最近的实验的动机，我们在这里提出了一个从头算研究的声子输运的热导和热电优值的C $_{60}$为基础的单分子结的影响。准确地说，我们结合密度泛函理论与非平衡格林函数技术来计算这两个数量的结与C $_{60}$单体或C $_{60}$二聚体连接到金电极，考虑到电子和声子的贡献。我们的研究结果表明，对于C $_{60}$单体结声子传输中起着次要的作用，在热导，反过来，在品质因数，这可以达到相对较高的值的顺序为0.1，这取决于接触几何形状。相反，声子完全主导的热导在C $_{60}$二聚体结和强烈降低的品质因数相比，单体结。因此，通过堆叠C $_{60}$分子可以实现高热电性能的主张是不合理的，该主张是在不考虑声子贡献的情况下做出的。此外，我们分析了近场热辐射的相关性，这些结的品质因数波动电动力学的框架内。光子隧穿效应是影响热电性能的另一个重要因素，这一点在分子电子学领域一直被忽视。我们的研究说明了至关重要的作用，声子输运和光子隧穿可以发挥批判性地评估分子结的性能作为潜在的纳米热电器件。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall
Ballistic Phonon Thermal Transport in Multi-Walled Carbon Nanotubes
我们报告电传输实验使用电击穿的现象，以执行测温探测个别多壁纳米管的热性能。我们的研究结果表明，纳米管可以很容易地通过弹道声子传播进行热传导，达到量子力学极限的热导。我们确定的热导量子，一个单一的声子通道的热导的极限，并找到良好的协议与理论计算。此外，我们的研究结果表明，热激活C-C键断裂与承载~10^12 A/m^2的电应力相结合的击穿机制。我们还展示了一种电流驱动的自加热技术，以提高纳米管器件的电导显着。
2005-07-01 cond-mat.mes-hall
Design rules for interfacial thermal conductance - building better bridges
我们研究了当中间匹配层的组成变化时，固-固界面的热导率。在不存在声子-声子相互作用的情况下，添加的层可以使界面电导增加或减少，这取决于（1）由于接触之间的更好桥接而增加的声子传输和（2）必须保持其横向于界面的动量的可用传导通道的数量减少之间的相互作用。当包括声子-声子相互作用时，当接触层边界处的电阻减小补偿附加层电阻时，附加层被认为有助于电导。对于在这项工作中探索的特定系统，最大电导发生在层质量接近接触质量的几何平均值时。通常与相干减反射膜相关的令人惊讶的结果是，边界电阻随界面质量比单调增加。这种几何平均条件容易扩展到具有指数变化质量的组成梯度界面层，其产生宽带阻抗匹配网络的热等效。
2016-08-20 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional phononic thermal conductance in thin membranes in the Casimir limit
我们讨论的声子热传导的计算分析中的悬浮膜的几何形状，在实验中经常出现的情况下，热量可以径向流出的两个维度从一个中心源。由于我们最感兴趣的是在低温下的行为，体散射的声子变得无关紧要，我们研究的限制，所有的声子散射发生在膜表面。此外，我们在这里限制讨论的情况下，这种表面散射是完全扩散的，所谓的卡西米尔极限。我们的分析表明，在二维的情况下，没有解析结果，在众所周知的一维Casimir极限。数值解的温度分布在膜的径向方向，几个不同的膜厚度。我们的研究结果可以应用于，例如，在膜支持的辐射热探测器的设计。
2011-11-01 cond-mat.mes-hall
Uncovering the roughness effect on inelastic phonon scattering and thermal conductance at interface via spectral energy exchange
本研究通过非平衡分子动力学模拟和新颖的频谱能量交换分析，揭示了界面粗糙度对非弹性声子散射和界面热导的影响机制，推进了固/固界面热传输的理论理解与热界面材料设计。
2025-04-07 cond-mat.mes-hall
Classification of topological phonons in linear mechanical metamaterials
拓扑声子晶体，类似于它们的电子对应物，其特征在于体积-边缘对应，其中材料的内部决定稳定的表面或边界模式的存在。在机械设置中，这样的表面模式可以用于各种应用，例如波导、振动隔离或静态特性的设计，例如系统的部件自由移动的稳定软盘模式。在这里，我们提供了一个基于局部对称性的拓扑声子分类方案。我们导入和调整非相互作用电子系统的分类，并将其嵌入到机械装置中。此外，我们提供了一组广泛的例子来说明我们的计划，并可用于生成新的模型在未开发的对称类。我们的工作统一了最近大量的拓扑声子文献，并为拓扑表面模式在机械超材料中的未来应用铺平了道路。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ballistic Phonon Transport in Ultra-Thin Silicon Layers: Effects of Confinement and Orientation
We investigate the effect of confinement and orientation on the phonon transport properties of ultra-thin silicon layers of thicknesses between 1 nm-16 nm. We employ the modified valence force field method to model the lattice dynamics and the ballistic Landauer transport formalism to calculate the thermal conductance. We consider the major thin layer surface orientations {100}, {110}, {111}, and {112}. For every surface orientation, we study thermal conductance as a function of the transport direction within the corresponding surface plane. We find that the ballistic thermal conductance in th…
2013-06-11 cond-mat.mes-hall
Steady-state phonon heat currents and differential thermal conductance across a junction of two harmonic phonon reservoirs
Institute of Physics, University of the Philippines Los Baños（菲律宾洛斯巴尼奥斯大学物理研究所）
研究了谐振子声子库通过弹簧耦合的junction中声子输运，发现热电流遵循傅里叶定律，热导在声子谱匹配时出现峰值，低温下高频声子排除影响热导最大值，耦合弹簧常数增加提升热导，且声子流方向不影响热导大小。
2026-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Radial phononic thermal conductance in thin membranes in the Casimir limit: Design guidelines for devices
在以前的出版物中，我们讨论了形式主义和一些计算结果的声子热传导的悬浮膜几何径向热流从一个中心源，这是一个常见的几何形状为一些低温探测器，例如。我们研究的情况下，只有扩散的表面散射是本，所谓的Casimir极限，这可以是实验相关的温度低于$\sim$ 10 K的典型材料，甚至更高的样品。在这里，我们将我们的研究扩展到更薄的膜，获得数值结果的几何形状是更典型的实验。此外，我们解释的结果在一个小的信号和差分热导率，使设计设备，如低温测辐射热探测器的指导方针，更容易获得。缩放与膜的尺寸显着不同的散装散射，并且，特别是，变薄的膜示出导致更强的热导比人们会想象从最简单的散装公式减少。
2014-10-14 cond-mat.mes-hall
Maximizing phonon thermal conductance for ballistic membranes
在低温下，声子散射可以变得如此微弱，以至于声子输运变成弹道。我们计算的弹道声子电导G膜弹性理论，考虑从三维到二维的过渡。我们讨论了温度和厚度的依赖性，特别是集中在材料参数的问题。与直觉相反，对于所有的膜厚度，最好的导体具有最低的声速。
2007-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Boundary Conductance Across Metal-Nonmetal Interfaces: Effects of Electron-Phonon Coupling both in Metal and at Interface
本文从理论上研究了金属-非金属界面上存在电子-声子耦合时的边界热导。金属与非金属之间的热能传递有三个途径：（1）界面处的声子-声子耦合;（2）界面处的电子-声子耦合;（3）金属内部的电子-声子耦合和界面处的声子-声子耦合。我们发现这三个通道可以用一个等效的串并联热阻网络来描述，并在此基础上导出了边界热导的解析表达式。然后，我们在三个典型的界面：Pb-diamond，Ti-diamond，和TiN-MgO中，从每个通道的不同贡献的热边界电导。结果表明，上述通道之间的竞争决定了热边界电导。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust negative differential conductance and enhanced shot noise in transport through a molecular transistor with vibration assistance
本文分析了振动辅助的有序隧穿（包括电流-电压特性和零频率散粒噪声）通过具有两个与内部振动不对称耦合的电子轨道的分子量子点。我们采用速率方程的情况下，平衡的声子，和强库仑阻塞。我们发现，具有强声子耦合基态轨道和弱声子耦合激发态轨道的系统具有很强的负微分电导，同时也具有超泊松电流噪声.详细讨论了负微分电导出现的原因和条件。
2008-02-20 cond-mat.mes-hall
Phonon Transport in Suspended Single Layer Graphene
我们报道了第一次在悬浮Cu-CVD单层石墨烯（SLG）的温度依赖的声子输运测量从15 K到380 K使用微制造的悬浮设备。由于Umklapp过程，单位截面$σ$ /A的热导率随温度的升高而增大，并在T~ 280 K（$\pm$ 10 K）附近出现峰值。在低温（T<140 K）下，热导率随温度的变化关系为~T^{1.5}，表明悬浮SLG中的弯曲声学（ZA）声子对热导率的贡献最大。$σ$ /A达到1.7 $\times10^5 T^{1.5}$ W/m^2 K的高值，这接近二维石墨烯片的预期弹道声子热导率。我们的研究结果不仅澄清了热导率的模糊性，而且还证明了Cu-CVD石墨烯在热相关应用中的潜力。
2010-12-14 cond-mat.mes-hall
Calculation of Confined Phonon Spectrum in Narrow Silicon Nanowires using the Valence Force Field Method
我们研究了限制效应对边长为1- 10 nm的超窄硅纳米线声子性质的影响。采用改进的价力场方法计算声子色散，得到了声子的态密度、传输函数、声速、弹道热导率和边界散射限制的扩散热导率。我们发现，声子色散和弹道热导的结构，即输运方向和限制尺寸的几何特征的函数。声子群速度和热导率可以根据通道的几何特征而变化两个因子。纳米<110>线具有最高的群速度和热导率，而<111>最低的。因此，沟<111>道是基于Si纳米线的热电器件的最合适的取向，因为它也具有大的功率因数。我们的研究结果可能是有用的热输运设计的硅基器件的热电和热管理应用。
2013-04-04 cond-mat.mes-hall
Phonon effects in molecular transistors
速率方程的形式主义是用来确定电子-声子耦合的影响上的电导的分子。声子诱导的量子点上的态密度重整化和声子诱导的点-铅耦合的重整化之间的相互作用被发现是重要的。声子是否能够在与电子通过点的渡越时间相比迅速的时间内平衡被发现影响电导。声子平衡的观察签名。
2003-02-08 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effects of quantum dot arrays embedded in nanowires
在库仑阻塞条件下，研究了镶嵌在纳米线上的量子点阵列的热电特性。本文用Hurbbard-Anderson模型模拟了电子对QDA结系统热电性质的贡献。电导，塞贝克系数，电子热导计算的Keldysh格林函数方法和平均场方法。利用声子辐射转移方法计算了声子热导率。在库仑阻塞区，电子热导比声子热导小得多。因此，可以通过同时增加热功率和降低声子热导来提高最佳品质因数（ZT）。我们发现，它是可能的，以获得大于1的ZT值的InGaAs/GaAs量子点嵌入纳米线在室温下。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall
Thermal boundary conductance and phonon transmission in hexagonal boron nitride/graphene heterostructures
现代微电子中功率密度的增加导致了热管理挑战，这可能导致性能和可靠性的下降。在许多大功率电子器件中，不同材料界面处的边界热导（TBC）限制了器件的功耗和散热。二维（2D）材料，如石墨烯和六方氮化硼（h-BN），由于其独特的物理特性，在下一代器件中作为导体/绝缘体对引起了人们的兴趣;然而，必须了解界面处的热传输，以准确预测由这些材料组成的异质结构的性能。我们使用时域热反射（TDTR）来估计h-BN和石墨烯的界面处的TBC为35.1MW/m2·K。我们比较了声子传输和TBC在h-BN/石墨烯界面预测的两种不同配方的扩散失配模型（DMM）的各向异性材料。分段各向异性DMM模型，它使用两个不同的声子速度附近的中心和边缘的第一布里渊区，结果更好地预测声子传输率。TBC的声子传输和温度依赖性证实了石墨烯和h-BN的ab平面和c平面纵向声学分支中的弯曲分支是实现A-DMM和PWA-DMM模型时的主要贡献者。本文所采用的方法可用于其他二维材料的异质结构。
2019-03-15 cond-mat.mes-hall
Measurement of thermal conductance of silicon nanowires at low temperature
我们对单个单晶硅悬浮纳米线进行了热导测量。纳米线（130 nm厚，200 nm宽）的制造通过电子束光刻和绝缘体上硅（SOI）衬底上的两个分开的垫之间的悬挂。我们用3方法测量了声子波导的热导。纳米线的横截面接近硅中的主声子波长，其在1K下为100 nm的量级。在1.3K以上，电导表现为T3，但在最低温度下测量到的偏差可以归因于简化的几何形状。
2006-08-31 cond-mat.mes-hall
Transport properties of double quantum dots with electron-phonon coupling
我们研究了双量子点系统中的输运，其中每个量子点耦合到一个声子模。这样的系统可以实现，例如，使用悬浮的碳纳米管。我们发现，强的电子-声子耦合和点间隧穿之间的相互作用，可以导致一个负的微分电导偏置电压超过声子频率。各种运输性质进行了讨论，我们解释了在这个系统中发生的负微分电导的物理。
2013-11-25 cond-mat.mes-hall
Transport through molecular junctions with a nonequilibrium phonon population
重新讨论了单分子结非线性电导的计算。结上的电子-声子相互作用产生的自能在低温下具有对数奇异性（实部）和不连续性（虚部），其频率对应于非弹性通道的开口。这些奇点产生的非弹性阈值周围的低温微分电导的不连续性和对数发散（作为偏置电压的函数）。自能也取决于振动模式的布居数。振动自由结（不耦合到一个热浴）的情况下，其中的声子人口是由偏置电压进行检查。我们比较所得到的零温度微分电导与平衡的声子，并发现差异越大，是较大的裸传输的结和产品的电子停留时间与声子频率的结。
2010-02-08 cond-mat.mes-hall
Optimizing isotope and vacancy engineering in graphene ribbons to enhance the thermoelectric performance without degrading the electronic properties
热电优值ZT的提高需要增加功率因数或降低声子电导，甚至两者兼而有之。在石墨烯中，高的声子热导率是限制热电转换的主要因素。因此，提高ZT的常用策略是引入声子散射体以抑制声子电导，同时保持高电导和塞贝克系数。尽管热电性能最终得到增强，但基于该策略的所有研究均显示电导显著降低，通常导致较低的电子性能。在这项研究中，我们表明，适当的来源的障碍，包括同位素和空位在最低的电子密度的位置，可以被用作声子散射体，以减少在石墨烯带的声子电导，而不会降低电导，特别是在低能量区域，这是最重要的范围为设备操作。通过半经验紧束缚和力常数模型结合非平衡格林函数的原子计算，我们发现石墨烯带的自然电子性质可以完全保留，同时其热电效率大大提高.对于宽度M = 5二聚体线的带，室温ZT从小于0.26的无缺陷带提高到大于2.5。这项研究很可能为新一代具有双电子热电功能的纳米器件设定里程碑。
2016-09-16 cond-mat.mes-hall
Phonon Interference Effects in Molecular Junctions
我们研究了有机π共轭分子中声子的相干输运。利用第一性原理计算和格林函数方法，我们发现在交叉共轭分子（如间位连接的苯）中，声子传输函数表现出与类似分子中电子输运的理论和实验观察到的非常相似的破坏性量子干涉特征.在四种不同的交叉共轭分子中观察到的相消干涉特征相对于线性共轭类似物显著降低了热导率。这种通过化学修饰来控制热导的方法对于分子结的热电应用可能是重要的。
2013-08-12 cond-mat.mes-hall
Temperature effect in the conductance of hydrogen molecule
用多体理论计算了氢分子在$Pt$电极间的导电桥的电导，实验结果表明，电导$G=dI/dV$在量子单元$G_{0}=2e^{2}/h$附近有最大值.对$I-V$的依赖性呈现出峰和谷的特征，我们认为这种现象是由电子-声子相互作用引起的。在T=0时，声子能量$ω_{0}$满足$eV=ω_{0}$。我们计算了有限温度下的电导，并证明了$dG(T)/dV\propto 1/4T\cosh^{2}\frac{eV-ω_{0}}{2T}$。
2008-10-17 cond-mat.mes-hall
Screening-induced negative differential conductance in the Franck-Condon blockade regime
具有强电子-声子耦合的纳米结中的屏蔽效应开辟了新的物理场景。我们提出了一个精确的多体方法来处理同时发生的Franck-Condon封锁和屏蔽诱导的极化子迁移率的增强。我们推导出一个透明的解析表达式的电流：瞬态和稳态功能直接解释和解释。此外，声子和电子激发之间的相互作用产生了一种新的机制的负微分电导。讨论了观察这种现象的实验装置。
2013-07-29 cond-mat.mes-hall
Spectral energy analysis of locally resonant nanophononic metamaterials by molecular simulations
纳米声子超材料是一种新型的纳米结构材料，其特征在于固有分布的谐振子结构的阵列或森林。每个子结构都表现出许多局部共振，每个局部共振都可能与下面的主体材料的声子色散杂交，导致群速度显著降低，从而降低晶格热导率。在本文中，分子动力学模拟被用来调查的动力学和热输运性质的纳米声子超材料配置组成的自由悬浮的硅膜与硅纳米柱阵列的表面上站立。模拟结果与早期基于晶格动力学的预测一致，该预测表明由于局部谐振器的存在而导致热导率降低。使用光谱能量密度的方法，其中只利用模拟数据，没有先验信息的纳米结构共振声子模式提供，我们显示直接的证据，共振杂交的存在作为一个内在的机制，有助于在这个系统中的热输运减慢。
2015-11-28 cond-mat.mes-hall
Phonon-assisted thermoelectric effects in a two-level molecule
利用格林函数中的运动方程方法，分析了金属电极上二能级分子的热电性质。结果表明，电导强烈地依赖于电子和声子的温度以及电子-声子耦合强度。此外，还观察到在强的电子-声子相互作用下，电子-空穴对称点处的热导峰消失了。研究还发现，在强的电子-声子相互作用下，优值受到强烈的抑制。也观察到来自库仑相互作用的Wiedemann-Franz定律的违反。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall
Surface scattering analysis of phonon transport in the quantum limit using an elastic model
我们研究了声子能量输运在介观系统中的效果和减少的热导在量子极限由于声子散射表面粗糙度使用全三维弹性理论的弹性梁与矩形横截面。在低频率下，我们发现的散射系数，是强烈的模式依赖，并从$ω^{2}$的依赖性，从瑞利散射的标量波，这是经常假设不同的幂律。散射的贡献与相同的幂律的热导率的减少。在较高的频率下，由于这里的平坦色散，散射系数在每个模式的起始频率处变大。我们使用我们的结果，试图从实验中观察到的普遍值的热导抑制的定量理解。
2002-04-21 cond-mat.mes-hall
Superior lattice thermal conductance of single layer borophene
通过非平衡格林函数模拟和第一性原理计算，我们报道了最近制备的单层硼原子硼化物在弹道输运区域具有非常高的晶格热导率，甚至超过了石墨烯。除了硼原子质量轻、成键强等明显原因外，优越的热导率主要根源于其强的结构各向异性和不寻常的声子透射。对于低频声子，硼化物内的声子传输几乎是各向同性的，类似于石墨烯。然而，对于高频声子，传输是一维的，也就是说，所有的声子都在一个方向上传播，从而产生了它的热传导。研究表明，硼氢化物在高效散热和热管理方面具有广阔的应用前景，也是揭示弹道体系中声子输运的维数效应的理想材料。
2017-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revisiting thermal conductivity and interface conductance at the nanoscale
提出了一个半解析模型，用于研究纳米尺度下的热传输，该模型能够准确地描述非平衡传输的影响和界面处的热传递。我们的方法是基于伪局部温度的定义区分的声子人口根据其速度的方向。这种形式主义导致了一套完整的方程捕捉纳米结构中的热传递，即使在异质结构的情况下。该模型只需要引入一个新的固有的热参数称为弹道热导率和一个几何称为有效热导率。最后，该模型是能够准确地再现先进的数值计算结果的蒙特卡罗模拟的声子在所有的声子输运制度：扩散（作为傅立叶热输运制度包括在内），弹道，和中间的，即使涉及热界面。这种形式主义应提供新的见解在解释实验测量。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall
Length dependence of the thermal conductance of alkane-based single-molecule junctions: An ab-initio study
最近的实验的动机，我们在这里提出了一个系统的从头计算研究的长度依赖性的单分子结的热导。我们利用密度泛函理论与非平衡格林函数技术相结合，研究了通过硫醇和胺锚定基团与金电极接触的单链烷烃中声子输运的长度依赖性。此外，我们还研究了较重的氟原子取代烷烃链中的氢原子形成聚乙烯的效果。我们的研究结果表明，（i）室温热导是相当长度无关的链与超过5个亚甲基单元和（ii）的热传输的效率是强烈的影响的声子金属分子耦合的强度。我们的研究为分子结中的声子输运提供了新的思路，并为热管理分子结的设计提供了明确的指导方针。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall
Universal features of electron-phonon interactions in atomic wires
从理论上分析了电子-声子相互作用对金属原子线电导的影响。所提出的模型允许考虑一个原子大小的区域电气和机械耦合到散装电极。我们表明，在相当一般的条件下，由于电子-声子耦合的功能所描述的系统传输系数的通用函数。据预测，由于电子-声子耦合，这是观察到接近完美的传输电导的减少应演变成在低传输增强。这种交叉可以理解为一个透明的方式所产生的弹性和非弹性过程之间的竞争。
2005-11-11 cond-mat.mes-hall
Density-matrix renormalization group study of the linear conductance in quantum wires coupled to interacting leads or phonons
在以前的论文[J. - M. Bischoff和E. Jeckelmann，Phys. Rev. B 96，195111（2017）]我们介绍了一种用于计算一维关联量子系统线性电导的密度矩阵重整化群方法，并在含杂质的均匀无自旋费米子链上进行了演示。在这里，我们提出了这种方法的扩展到非均匀系统，模型与声子，和电子模型的自旋电导。该方法被应用到一个无自旋费米子线铅模型，均匀的无自旋Holstein模型，和哈伯德模型。它的能力证明了比较与Luttinger液体理论的预测结合Bethe Answer解决方案和其他数值方法。我们发现了一个复杂的行为时，相互作用的符号（排斥/吸引）不同的电线和导线的量子线耦合到相互作用的铅。在纯费米子系统的Luttinger参数的电导重整化示出保持有效的Luttinger液相的Holstein模型与声子自由度。
2019-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Heat Diode Effect and Negative Differential Thermal Conductance across Nanoscale Metal-Dielectric Interfaces
利用声子纳米器件控制热流由于其基础性和实用性而受到广泛关注。基本的声子器件，如热整流器、晶体管和逻辑门，基本上是基于两个有趣的性质：热二极管效应和负微分热导。然而，很少有人知道这些传热性能跨越金属介电界面，特别是在纳米尺度。在这里，我们解析解决的非平衡纳米级的能量转移的微观机制的金属-电介质界面，其中的非弹性电子-声子散射直接协助能量交换。我们证明了热二极管效应和负微分热导纳米界面的出现，并解释了为什么这些新的热性能通常是不存在的散装金属-电介质界面。这些结果将产生令人兴奋的前景，纳米级的界面能量转移，这应该有重要的意义，在设计混合电路，有效的热控制和开辟潜在的应用领域，在热能收获与低维纳米器件。
2013-07-25 cond-mat.mes-hall
Effect of Electron-RBM Phonon Interaction on Conductance of carbon nanotubes
采用能量分析微扰方法研究了电子-径向呼吸模（RBM）声子相互作用对长金属锯齿形碳纳米管（CNTs）电导率的影响.利用$π$紧束缚表达式的最近邻近似，通过区域折叠法计算了锯齿形碳纳米管的能带结构.计算中采用了两种不同近似的小空心柱体模型来获得RBM频率。计算了电子与$ - $ RBM声子相互作用对锯齿形碳纳米管电导的影响。已经观察到，由于系统中电子注入的吸收或发射，电流是偏置电压的阶跃$ - $样函数。此外，还研究了在低偏压和高偏压下电导与温度的关系。本文提出了一种简单实用的声子谱方法。此外，由于RBM模式决定了CNT的几何形状和结构，因此该方法可用于表征CNT。
2018-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Minimum thermal conductance of twisted-layer graphite nanofibers
我们研究了扭曲层石墨纳米纤维的热输运性质。我们发现，在扭曲层的存在下，石墨的声子热导显着的扭曲角的变化，并可以达到最小值，无论是在两个临界角$θ_1$和$θ_2$，符合规则$θ_1$ + $θ_1$ = $180^0$或正好在角度$θ$ = $90^0$。在某些结构中可以实现声子热导的大约50%的降低。我们揭示了扭曲效应主要影响光学模式，而几乎不影响声学模式。这种效应在声子态密度的更高和更多的范霍夫奇点中也是可见的。我们还指出，扭转角的热导率的行为与扭转层和非扭转层之间的重叠面积的变化相关联，并由其控制。有限尺寸效应被证明在定义局部最小值处的临界角中起着至关重要的作用，其中这些角取决于所研究的纳米纤维的尺寸，特别是锯齿形边缘和扶手椅边缘的宽度之间的比例。
2022-08-30 cond-mat.mes-hall
Coherent control of thermal transport with pillar-based phononic crystals
Nanoscience Center, Department of Physics, University of Jyvaskyla（于韦斯屈莱大学物理系纳米科学中心）；Faculty of Physics and Astronomy, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学物理与天文学学院）
研究通过柱体结构的声子晶体实现对热导的相干调控，展示了不同晶格常数下热导的显著降低，但大晶格常数下实验结果与理论模拟不符，可能由于扩散散射导致相干破裂。
2026-04-15 cond-mat.mes-hall
Signatures of phonon and defect-assisted tunneling in planar metal-hexagonal boron nitride-graphene junctions
电子隧道光谱测量的范德华异质结组成的金属和石墨烯（或石墨）电极分离的原子薄的六方氮化硼隧道势垒。低电压下的隧穿电导dI/dV相对较弱，在|V|~50 mV附近可重复观察到强增强。虽然在低能量下的弱隧穿归因于在动量空间中金属和石墨烯费米表面没有实质性重叠，但在较高能量下的增强表明非弹性过程的开始，其中异质结构中的声子提供连接费米表面所需的动量。在隧道电流的二阶导数中的显著峰值，在其中隧道结中的已知声子模式具有高态密度的电压下观察到。此外，在这些器件中还观察到归因于氮化硼中纳米级缺陷的单电子充电的隧穿电导的特征。石墨烯的小的电子态密度允许这些缺陷态的充电光谱被静电调谐，导致在隧穿电导中的库仑钻石。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall
