Electron-hole dichotomy and enhancement of thermoelectric power factor by electron-hole-asymmetric relaxation time: a model study on a two-valley system with strong intervalley scattering
本文通过研究强谷间散射下的双谷模型，揭示了电子弛豫时间电子-空穴不对称性导致的三种输运机制及电子-空穴二分法，发现强谷间散射可增强热电功率因子，为强电子-声子散射下的热电输运提供了新见解。
2023-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Prolonging Valley Polarization Lifetime through Gate-Controlled Exciton-to-Trion Conversion in Monolayer Molybdenum Ditelluride
单层2D半导体由于通过螺旋度特定光束的谷寻址能力而为谷电子学提供了有吸引力的选择。但是激子的短谷寿命阻碍了潜在的谷电子应用。在本文中，我们展示了一种延长谷寿命的策略，通过有效的栅极控制，并利用更长的谷寿命的激子比激子的trions转换激子。在连续波实验中，我们发现谷极化随着栅极电压远离电荷中性而增加，谷极化的程度从接近零增加到激子的38%和trions的33%。这是首次在没有磁场的情况下成功观察到MoTe 2的谷极化。在泵浦-探测实验中，我们发现当栅电压偏离电荷中性时，激子的谷间散射过程被显著抑制，散射时间从0.85 ps到~ 2.17 ps。相比之下，trions的谷间散射率增加，由于增加的可用性的伙伴电荷trion自旋翻转，与散射时间从1.39 ns下降到100 ps远离电荷中性。有趣的是，我们的研究结果表明，尽管加速谷间散射，trion极化度增加，由于极化trion产生从激子到trion转换超越谷间trion散射。重要的是，有效的激子到三振子转换改变了占主导地位的去极化机制。其结果是，谷寿命显着提高了1000倍，从激子到trions在电荷中性。我们的研究结果揭示了激子和激子的去极化动力学和各种去极化通道的相互作用，并提供了一个有效的策略，延长谷极化。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Circular dichroism in two-dimensional BC$_6$N and B$_3$C$_2$N$_3$ in absence of intervalley excitonic coupling
本研究采用GW计算结合Bethe-Salpeter方程，发现二维BC$_6$N和B$_3$C$_2$N$_3$在极小谷间散射下兼具大激子结合能与谷极化能力，有望用于先进光学器件和信息存储技术。
2023-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Abnormally weak intervalley electron scattering in MoS2 monolayer: insights from the matching between electron and phonon bands
已知层状半导体中的载流子迁移率通常从二维（2D）增加到三维，这是由于电子和声子态密度降低导致的散射通道被抑制。在这项工作中，我们发现一个异常的电子迁移率从单层到散装二硫化钼。通过仔细分析的散射机制，我们可以归因于这种异常在单层较强的谷内散射，但较弱的谷间散射所造成的较少的谷间散射通道和较弱的相应的电子-声子耦合相比，散装的情况下。结果表明，决定散射通道的是电子能带结构与声子谱之间的匹配，而不是它们的电子态密度和声子态密度。我们提出，第一次，声子能量分辨的匹配函数来识别谷内和谷间散射通道。此外，我们还证明了多谷并不一定导致强谷间散射，如果：（1）由于对应的电子和声子带之间的匹配很小，可以由匹配函数分布明确捕获的散射通道很少;和/或（2）多个谷在倒易空间中相距很远并且由面外轨道组成，使得相应的电子-声子耦合强度较弱。因此，在带边轨道分析的帮助下，以匹配函数为指导，可以合理地扩大高迁移率二维材料的搜索范围。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Electron-Phonon Coupling in Wurtzite Semiconductors: Intervalley Scattering Selection Rules for Hexagonal GaN
提出了纤锌矿结构GAN中电子-声子散射的选择规则。结果得到的最低导带（$Γ$ -valley）和第二导带（$U$ -valley）之间的带间散射。这些选择规则是基于GAN中晶体振动的原始群论分析得出的，其中包括所有声子模式的详细相容性关系。
2013-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Temperature induced band convergence, intervalley scattering and thermoelectric transport in p-type PbTe
在材料中实现高谷简并（即“能带会聚”）通常导致显著增强的热电性质。然而，目前还不清楚为什么这种设计高效热电材料的策略如此成功，因为态密度增加的好处可能会被谷间散射严重降低。利用第一性原理计算，我们研究了$p$型PbTe中的这些效应，其中温度在$\sim$ ~620 K诱导$L$和$Σ$谷的排列.我们明确地表明，热电功率因数和品质因数的峰值附近的能带收敛温度。优值最大值大于单个$L$和$Σ$谷的优值最大值。令人惊讶的是，谷间散射并没有显着影响附近的频带收敛温度和最佳掺杂条件的品质因数，虽然它降低了功率因数几乎2的一个因素。我们的研究结果表明，带收敛将显着增加的品质因数，如果谷间散射大致成正比的状态和晶格热导率是大大低于电子热导率，即使谷间散射是强的。
2022-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Strong band-filling-dependence of the scattering lifetime in gated MoS2 nanolayers induced by the opening of intervalley scattering channels
门控二硫化钼（MoS 2）表现出丰富的相图时，增加电子掺杂，包括超导相，极化重建的能带结构，和结构转变远离2 H多型体。两个电荷载流子散射事件之间的平均时间-散射寿命-是描述电荷传输和获得这种复杂系统行为的物理洞察的关键参数。在这项工作中，我们结合的玻尔兹曼输运方程的解决方案（基于从头计算密度泛函理论计算的电子能带结构）与有关的电荷载流子迁移率的实验结果，以确定在门控二硫化钼纳米层的散射寿命作为电子掺杂和温度的函数。从这些依赖关系，我们评估的主要来源的电荷载流子散射后，增加带填充，并发现两个狭窄的范围内的电子掺杂的散射寿命被强烈抑制。我们确定了额外的谷间散射通道的开放，连接的Brillouin区中的不适当填充的K/K'和Q/Q'谷作为这些减少的来源，这是由两个Lifshitz跃迁引起的高能量Q/Q'谷的填充后，增加电子掺杂。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Intrinsic electron spin relaxation due to the D'yakonov-Perel' mechanism in monolayer MoS$_2$
本文研究了单层二硫化钼中D 'yakonov-Perel'机制引起的内禀电子自旋弛豫。由于两个谷中垂直于单层二硫化钼平面的相反的有效磁场以及谷间的电子-声子散射，揭示了一个谷间的面内自旋弛豫通道。谷间电子-声子散射始终处于弱散射极限，导致面内自旋弛豫时间随温度的升高而迅速减小。面内自旋弛豫时间随电子密度的增加而减小。
2013-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intervalley electron-hole exchange interaction and impurity-assisted recombination of indirect excitons in WS$_2$ and WSe$_2$ monolayers
钨基二硫属化物单分子膜中激子态的多样性源于自旋自由度和谷自由度之间的独特相互作用。激子种类之一是间接激子（动量或谷暗），当单层是电荷中性时，其负责一系列共振。我们研究了间接激子的短程电子-空穴交换相互作用，以及杂质介导的复合机制。分析提供了在发射光谱中的零声子间接激子共振的能量和偏振的透彻理解。
2022-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric performances in PbP monolayers considering full electron-phonon coupling and four-phonon scattering processes
通过在能带结构中引入多谷来提高Seebeck系数的能带收敛策略已被广泛应用于热电性能的提高。然而，声子辅助的谷间散射效应被忽略，模式选择规则仍然不清楚。本文在考虑全模、能量和动量分辨的电子-声子相互作用（EPI）的情况下，研究了$α$ -、$β$ -和$γ$ -PbP的TE性质。利用群论分析了EPI矩阵元素的选取规则。计算结果表明，谷间散射对总载流子弛豫时间的贡献很大，并且谷间散射可以通过晶体对称性进行调制。此外，热性质的研究表明，四声子散射效应主导了声子弛豫过程，因为$α$ -、$β$ -和$γ$ -PbP中的三声子散射由于大的声光声子带隙而被抑制.在考虑EPI效应和高阶声子散射过程的情况下，计算得到的$α$ -、$β$ -和$γ$ -PbP的ZT值分别为0.90、0.24和1.25，表明它们在热电器件中具有良好的应用前景。
2022-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intervalley mixing of interface excitons at lateral heterojunctions
本研究揭示过渡金属二硫化物扶手椅型横向异质结的低对称性能引发K谷间混合，阐明其对电子g因子、激子精细结构及光致发光偏振特性的调控规律，为二维异质结谷电子学与激子器件设计提供理论依据。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Towards Accurate Predictions of Carrier Mobilities and Thermoelectric Performances in 2D Materials
电子与晶格振动模之间的相互作用在决定半导体中载流子输运性质、热电性能以及其他与声子有关的物理量方面起着关键作用。然而，对于二维（2D）材料，目前广泛使用的载流子输运模型只考虑了电子与某些特定声子模之间的相互作用，这往往导致对电子/声子输运性质的预测不准确。本文全面研究了二维IV族和V族单分子膜的全电子-声子耦合及其对载流子迁移率和热电性能的影响，并从群论角度详细分析了电子-声子耦合的选择规则。我们的计算表明，对于浅掺杂的情况下，只允许谷内散射，光学声子模式的贡献显着大于那些从声学声子模式在第IV族元素单层，和LA和一些特定的光学声子模式的总谷内散射的贡献显着。当掺杂增加且允许谷间散射时，Si、Ge和Sn单层薄膜的谷间散射远强于谷内散射，ZA/TA/LO声子模主导谷间散射。总谷间散射的主要贡献是ZA/TO在单层P，ZA/TO在单层As和TO/LO在单层Sb的充分的电子-声子耦合的研究基础上，我们准确地预测在这两个元素晶体中的载流子迁移率和热电优图，并揭示显着减少时，与广泛使用的简化模型的基础上的计算相比。
2020-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of intervalley scattering in Bi$_2$Te$_3$ via temperature-dependent band renormalization
Institut National de la Recherche Scientifique（国家科学研究学院）；Université de Bordeaux-CNRS-CEA,CELIA,UMR5107（波尔多大学-CNRS-CEA, CELIA, UMR5107）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Aarhus University（奥胡斯大学）
本研究通过温度依赖的能带重整化控制Bi$_2$Te$_3$中的谷间散射，揭示温度对电子散射过程的调控作用。
2025-06-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exciton valley depolarization in monolayer MoS2: non-Markovian quantum dynamics, intervalley scattering, and the breakdown of the Dyakonov-Perel mechanism
Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）；Department of Materials Science and Engineering, Stanford University（斯坦福大学材料科学与工程系）；Department of Physics, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校物理系）；Department of Materials Science, Yale University（耶鲁大学材料科学系）
研究单层MoS2中激子谷去极化，采用NEGF+GKBA方法，发现实际激子-声子散射弱，大动量谷间散射成主要弛豫途径，明确非马尔可夫效应作用，揭示林德布拉德框架依赖基，确立该方法为研究超快激子动力学的有力工具。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Multipath optical recombination of intervalley dark excitons and trions in monolayer WSe$_2$
已知过渡金属二硫属化物（TMD）中的激子和激子（或激子-极化子）主要通过谷内跃迁衰减。电子空穴复合跨越不同的山谷也可以发挥重要作用的激子动力学，但谷间跃迁很少观察到单层TMD，因为他们违反了动量守恒。在这里，我们揭示了暗激子和trions通过一个以上的路径在单层WSe $_2$谷间复合。我们观察到谷间暗激子，它可以通过缺陷散射或手征声子发射的帮助下复合。我们还发现，一个trion可以在两个不同的路径衰减-通过intravalley或intervalley电子空穴复合-到两个不同的最终谷态。虽然这两条路径都是能量简并的，但我们可以通过在磁场作用下提升谷简并来区分它们。此外，谷内和谷间的三振子跃迁分别耦合到带中心和带角的手征声子，产生不同的声子副本。暗激子和trions观察到的多径光学衰减提供了很多洞察trions的内部量子结构和复杂的激子相互作用与缺陷和手性声子在单层谷半导体。
2020-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Frequency splitting of intervalley phonons in graphene
我们研究了石墨烯片中谷间声子的热分布。这些声子有两个频率相同的分量。弱的电子-声子耦合保持了这两种模式的简并性。然而，足够强的电子-声子耦合可以导致分裂成光学声子和声学声子分支，这在电子光谱中产生波动间隙。我们描述这些影响，通过治疗的声子分布在鞍点近似。鞍点附近的波动表明声学分支的Berezinskiii-Kosterlitz-无边界跃迁。这种转变可以在拉曼散射光的偏振中观察到。
2010-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous temperature-dependent spin-valley polarization in monolayer WS$_{2}$
过渡金属二硫属化物（TMD）是一种具有非简并谷指数的直接带隙半导体。这些材料的一个有趣的可能性是使用它们的谷指数作为替代状态变量。这样的实用程序的几个限制包括强大的，声子使能谷间散射，以及多粒子相互作用导致多个发射通道。我们制备单层WS $_{2}$，使得光致发光来自中性或带电激子（trion）。在室温下，用圆偏振光激发后，中性激子发射具有零偏振，而三振子发射具有大偏振（28%）。的trion发射也有一个独特的，非单调的温度依赖性，我们表明是一个后果的trion的多粒子性质。这种温度依赖性使我们能够确定，库仑辅助谷间散射，电子-空穴辐射复合，和3粒子俄歇过程是在这个系统中工作的主导机制。因为这种依赖关系涉及三振子系统，所以可以使用栅极电压来调制从TMD结构发射的偏振（或强度）。
2015-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Momentum-Resolved Exciton Coupling and Valley Polarization Dynamics in Monolayer WS$_2$
过渡金属双硫族化合物中激子态在布里渊区的耦合可以导致超快谷退极化。利用时间和角度分辨的光电发射，我们提出了动量和能量分辨的测量激子耦合单层WS $_2$。通过比较全四维（$k_x, k_y, E, t$）数据集后，线性和圆偏振激发，我们能够解开谷间和谷内激子耦合动力学。记录在激子结合能的基础上，而不是激发能，我们观察到强烈的混合之间的B $_{1s}$激子和A $_{n>1}$状态。通过谷间耦合（例如K $^-$ $\rightarrow$ K $^+$）填充的激子观察到的光电子能量和动量分布表明，占主导地位的谷去极化机制保持激子结合能和质心动量，与谷间库仑交换一致。在较长的时间尺度上，激子弛豫伴随着动量空间分布的收缩。
2022-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Resonant Raman signatures of bright and momentum-dark exciton coupled by intervalley phonon scattering in monolayer WSe2
University of Münster（明斯特大学）；Center for Soft Nanoscience (SoN), University of Münster（明斯特大学软纳米科学中心）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Walter Schottky Institut and Physics Department, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学沃尔特·肖特基研究所与物理系）；MCQST, München（慕尼黑量子科学与技术中心）
本研究通过低温共振拉曼光谱，揭示单层WSe₂中亮激子X_KK与动量暗激子X_d由谷间声子散射耦合，为解释其异常明亮的发射光谱提供了微观框架。
2026-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Observation of intervalley quantum interference in epitaxial monolayer WSe2
单层（ML）过渡金属二硫属化物（TMD）最近因其非凡的性质而吸引了大量的研究关注，特别是有望实现未来自旋电子学和谷电子学应用的奇异自旋谷耦合电子结构1 -3。ML TMD的能带具有良好分离的谷，其有效地构成低能量载流子的额外内部自由度3 -12。TMD中的大自旋-轨道耦合使得自旋指数锁定在谷指数，这具有一些有趣的结果，例如2 H双层中的磁电效应13。自旋谷耦合电子结构的直接实验表征对于基础物理和器件应用都具有重要意义。在这项工作中，我们报告的准粒子干涉（QPI）图案在ML WSe 2使用低温（LT）扫描隧道显微镜/光谱（STM/S）的第一个实验观察。由于自旋守恒散射过程，我们观察到涉及导带中Q谷的谷间量子干涉，而自旋翻转谷间散射则不存在。这个实验明确地建立了自旋谷耦合的存在，并确认了大的自旋分裂在Q谷。重要的是，低效率的自旋翻转谷间散射意味着长谷和自旋寿命在ML WSe 2，这代表了一个关键的品质因数谷自旋电子应用。
2015-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Intervalley coupling for interface-bound electrons in silicon: An effective mass study
硅中电子导带边缘的轨道简并性是涉及该主体材料中的电子自旋自由度的量子信息的存储和操纵的潜在障碍。在Si和势垒材料之间的界面附近可以减轻这种困难，其中谷间散射可以耦合传导基态中的状态，导致非简并轨道基态和第一激发态。实验发现，水平分裂有很强的样品依赖性，不同的接口和样品的数量级不同。在不同的系统中，导致这种耦合的基本物理机制得到解决。我们扩大我们最近的研究的基础上的有效质量的方法，将完整的平面波展开的布洛赫函数在导带最小值。从简单的Si/势垒模型中自然产生物理见解。特别是，我们提出了一个明确的比较，我们和不同的近似和形式主义在文献中采用，并建立这些近似在不同的物理场景中的适用性。
2011-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect scattering in graphene
通过500 eV的Ne和He离子照射SiO2上的石墨烯产生缺陷，该缺陷引起谷间散射，这从显著的拉曼D带强度中显而易见。缺陷散射给出与载流子密度成比例的电导率，其中迁移率随着离子剂量的倒数而减小。迁移率的下降是四倍以上的类似浓度的单电荷杂质。最小电导率与迁移率成比例地降低到低于4e^2/（pi*h）的值，这是石墨烯没有谷间散射的最小理论值。有缺陷的石墨烯在低温下显示出发散的电阻率，表明绝缘行为。结果是最好的解释离子诱导形成的晶格缺陷，导致在中间的间隙状态。
2009-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Valley-polarization and stable triplet exciton formation in 2D lateral heterostrcuture of hBN-kagome and graphene
基于第一性原理计算，提出hBN kagome与石墨烯横向异质结，利用反演对称性破缺实现谷极化，并证实微弱谷间耦合及三重态激子0.46 eV的更高结合能，可用于先进谷电子学应用。
2023-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Decay and Frequency Shift of Inter and Intravalley Phonons in Graphene -Dirac Cone Migration-
通过考虑石墨烯中谷间和谷内声子的自能的解析表达式，我们描述了D，2D和D $'$拉曼谱带随掺杂（$μ$）和光激发能（$E_L$）的变化的行为。比较自能与观测到的二维带宽的$μ$依赖性，我们估计了组成谷间声子在$\hbar vq\simeq E_L/1.6$（$v$是电子的费米速度）的波矢$q$，并得出结论，自能作出了主要贡献（60%）的D和2D带的色散行为。$q$的估计是基于移位狄拉克锥的图像，其中当$μ< (vq-ω)/2$时，满足$q > ω/v$（$ω$是声子频率）的声子到电子空穴对的共振衰减被抑制。我们强调的事实是，在任意$μ$的电子-声子耦合强烈抑制谷间（和谷内纵向光学）声子与$q=ω/v$的衰减。这一特征与谷内横光学声子的发散行为相反，谷内横光学声子的发散行为与等离子体激元的偏振函数非常相似。
2013-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mesoscopic conductance fluctuations in graphene
我们研究了微米级石墨烯器件的电导随费米能级和磁场的变化规律。结合弱局域化的分析，这是由相同的散射机制的波动进行了研究。结果表明，电导波动的方差不仅取决于非弹性散射，控制退相，但也对弹性散射。特别是，相反，其效果弱本地化，强烈的谷间散射抑制石墨烯电导波动。然而，相关能与弹性散射的细节无关，并且可以用于确定石墨烯结构的电子温度。
2009-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization analysis of excitons in monolayer and bilayer transition-metal dichalcogenides
单层和双层过渡金属二硫属化物的光学跃迁的偏振分析提供了宝贵的信息的自旋和谷（赝自旋）自由度。为了解释给定单层过渡金属二硫属化物的光学性质，应该考虑（i）其自旋分裂导带的顺序，（ii）谷间散射是否容易出现声子瓶颈，（iii）以及是否可以通过电子-空穴交换进行谷混合。使用这些原则，我们提出了一个一致的物理图像，阐明了这些材料的光谱中的各种功能。我们解释了单层MoSe $_2$和单层WSe $_2$中的光学跃迁之间的差异，发现后者中的间接激子对应于到目前为止归因于与杂质结合的激子的几个低能量光学跃迁。讨论了MoSe $_2$中极化消失的可能机制。最后，我们考虑了面外电场的影响，表明它可以减少亮激子的初始极化由于与暗激子的Rashba型耦合。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-magnetophonon resonance for interlayer excitons
由MoSe $_2$和WSe $_2$单层组成的异质双层膜可以容纳具有有趣特性的光学明亮的层间激子，例如超长的寿命和由于谷偏振而引起的其光致发光的显著圆偏振，这可以通过圆偏振激发或施加磁场来诱导。在这里，我们报告的观察本地化的层间激子促进invervalley空穴散射的本征谷磁声子共振。它导致了共振增加的光致发光偏振度在相同的字段为24.2特斯拉的H型和R型堆叠配置，尽管他们有很大不同的激子能量分裂。作为空穴谷间散射的微观机制，我们确定了MoSe $_2$的手征TA声子在由长程电子空穴交换相互作用混合的激子态之间的散射。
2022-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Signature of Hanle Precession in Trilayer MoS2: Theory and Experiment
过渡金属二硫属化物（TMD）中的谷自旋耦合在外加磁场作用下会导致反常的自旋输运行为。从二维材料，如TMD通过电气汉勒实验测量的非局部电阻预测表现出非平凡的功能，与传统材料的结果相比，由于谷间散射的存在，以及一个强大的内部自旋轨道场。本文首次报道了三层MoS_2薄膜中自旋极化载流子的全电注入和非局域探测。当自旋注入器和探测器之间的距离远大于自旋扩散长度\lamda_s时，我们从理论上计算了Hanle曲线。实验观察到的曲线相匹配的理论预测的汉勒形状下的制度缓慢谷间散射。在30 K下，自旋寿命估计为110 ps。
2016-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hidden Spin Polarization Dynamics of Bright and Dark Excitons in 2H-WSe$_2$
本研究利用STARPES探测2H-WSe$_2$中亮、暗激子的隐藏自旋极化动力学，揭示了亮激子自旋极化的谷间散射衰减机制，及暗激子作为自旋库在范德华异质结自旋注入中的应用潜力。
2023-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Larger than 80$\,$% Valley Polarization of Free Carriers in Singly-Oriented Single Layer WS$_2$ on Au(111)
我们利用时间分辨和角度分辨光电子能谱研究了单向单层WS $_2$ /Au（111）中自由载流子在K和K'点的自旋和谷选择性光激发和动力学。我们的研究结果表明，在价带最大值的最终谷极化的自由空穴的84 $\,$ %，可以实现在室温下的圆偏振光激发。值得注意的是，我们观察到一个显着较小的谷极化的光激发的自由电子在导带最低。电子和空穴之间的载流子动力学的明显差异意味着谷间散射过程进入暗态是负责有效的激发电子人口的去极化。
2019-07-24 cond-mat.mtrl-sci
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
Valley Phonons and Exciton Complexes in a Monolayer Semiconductor
自旋、电荷和晶格自由度之间的耦合在广泛的基本现象中起着重要的作用。单层半导体过渡金属二硫属化物已经成为研究这些耦合效应的杰出平台，因为它们具有独特的自旋谷锁定物理，用于承载丰富的激子物种和减少对强库仑相互作用的屏蔽。在这里，我们报告的观察多个谷声子，声子的动量矢量指向角的六边形布里渊区，以及由此产生的激子复合物中的单层半导体WSe 2。从Lande g因子和光致发光峰的偏振分析，我们发现，这些谷声子导致有效的谷间散射的准粒子在激子的形成和弛豫。这导致了一系列的光致发光峰作为谷声子副本的暗trions。使用确定的谷声子，我们还发现了一个谷间激子附近的电荷中性，并提取其短程电子空穴交换相互作用约为10毫电子伏。我们的工作不仅确定了一些以前未知的二维激子物种，但也表明，单层WSe 2是一个主要的候选人研究自旋，赝自旋和带边声子之间的相互作用。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-Polarized Exciton Dynamics in Exfoliated Monolayer WSe$_2$
半导体过渡金属二硫属化物单分子膜已经成为未来基于谷电子学的量子信息技术的有希望的候选者。通过圆偏振光的照射，可以确定性地初始化这些材料中紧密束缚的电子-空穴对的两种不同的动量态。在这里，我们调查的超快动力学这样的谷极化在单层钨二硒化物通过时间分辨克尔反射计。在我们的样品中观察到的克尔信号完全来自电荷中性激子。我们的研究结果支持的快速衰减的明亮激子的谷极化由于辐射复合，导带内自旋翻转跃迁，间隔散射过程，并形成长寿命的谷极化暗态的图片。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flipping exciton angular momentum with chiral phonons in MoSe$_2$/WSe$_2$ heterobilayers
确定量子数来标记基元激发对于正确描述固体中的光-物质相互作用是必不可少的。在诸如MoSe $_2$或WSe $_2$的单层半导体过渡金属二硫属化物（TMD）中，大多数光电现象通过用沿着层的法线（S $_z$）的自旋投影标记电子和空穴状态来很好地描述。相反，对于WSe $_2$ /MoSe $_2$界面，最近的实验表明，采用S $_z$作为量子数不是一个很好的近似，并且需要始终考虑自旋混合。在这里，我们认为这些系统的正确量子数不是S $_z$，而是总角动量的$z$分量-- J $_z$ = L $_z$ + S $_z$ --与C $_3$旋转晶格对称性相关联，它假定对应于模3的半整数值。我们通过观察手性光学声子介导的强烈谷间散射实验验证了这一结论-尽管携带角动量1 -引起激子的共振谷间跃迁，角动量差为2。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Transport in Silicon Nanowires: The Role of Acoustic Phonon Confinement and Surface Roughness Scattering
我们研究了电子和声学声子约束对被SiO $_2$包围并被门控的薄方形硅纳米线（SiNWs）的低场电子迁移率的影响。我们采用自洽泊松薛定谔蒙特卡罗求解器，占散射由于声学声子（限制和散装），谷间声子，和Si/SiO $_2$表面粗糙度。所考虑的线具有在3 $\times$ 3 nm $^2$和8 $\times$ 8 nm $^2$之间的横截面。对于较大的导线，正如预期的那样，迁移率对来自栅极的横向场的依赖性是明显的。在低横向场，声子散射占主导地位，从封闭的声学声子散射的结果在约10%的流动性减少相对于体声子近似。随着导线横截面的减小，电子迁移率下降，因为电子-声学声子和电子-表面粗糙度散射率的有害增加掩盖了有益的体积反转和子带调制。对于薄于5 $\times$ 5 nm $^2$的线，表面粗糙度散射占主导地位，而不管施加的横向场，并导致电子迁移率随着SiNW截面的减小而单调减小。
2008-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Graphite in the bi-layer regime: in-plane transport
载流子数量的增加和散射时间的减少之间的相互作用预计将导致高于室温的石墨中的面内电阻率$ρ_{ab}$的饱和。与这一预期相反，我们观察到在300和900 K之间的间隔中$ρ_{ab}$的显著增加。我们提供了一个理论，这种效果的基础上的谷间散射的载流子的高频，石墨烯类光学声子。
2009-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Strongly Anisotropic Valleytronics in SnSe
SnSe中通过极化控制光激发实现了超快强各向异性谷极化动力学，揭示了与常见二维谷电子材料不同的非平衡谷物理特性。
2025-12-17 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
Anisotropy-driven spin relaxation in germanium
一个独特的自旋去极化机制，诱导的g因子各向异性和谷间散射的存在下，揭示了长距离锗器件在纵向磁场的自旋输运测量。电子-声子散射（导致Elliott-Yafet自旋翻转）和这种以前未观察到的物理学的汇合使得能够仅从自旋阀测量中提取自旋寿命，而没有自旋进动，并且在大量电场产生的载流子加热的情况下。我们发现在Ge自旋寿命高达几百纳秒，在低温下，远远超出任何其他可用的实验结果。
2013-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Valley-engineering mobilities in two-dimensional materials
二维材料作为场效应晶体管中的沟道的一个有前途的平台而出现。为了实现这一目标，需要找到或设计新型高迁移率半导体。虽然通常可以通过改进制造工艺来最小化非本征机制，但抑制本征散射（例如由电子-声子相互作用驱动）需要修改材料的电子或振动性质。由于谷间散射严重影响迁移率，一个强大的方法来提高运输性能依赖于工程谷结构。我们在这里展示了这种策略的力量，使用单轴应变来提升简并并抑制散射到整个山谷，显着提高性能。这在砷烯中得到了详细的显示，其中2%的应变停止分散到6个谷中的4个，并导致迁移率增加600%。该机制是通用的，可以应用于许多其他材料，特别是包括同构锑烯和蓝色磷烯。
2019-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Chirality-Induced Spin Selectivity: Nonlinear Spin Response from Electron-Phonon Scattering
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）
研究通过第一性原理空间时间密度矩阵动力学方法，揭示了手性、自旋轨道耦合与自旋依赖电子-声子相互作用的相互作用，区分了手性诱导自旋选择性与线性Edelstein效应，发现非线性响应和长度依赖自旋积累是CISS的特征。
2026-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Polarization-Dependent Resonant Anomalous Surface X-ray Scattering of CO/Pt(111)
研究了埋于电解质和高压气体中界面的共振反常表面X射线散射（RASXS）的偏振依赖性。我们表明，RASXS表现出很强的偏振依赖性时，表面只有轻微的修改，如一氧化碳吸附在铂表面的轻元素。s-和p-偏振RASXS数据用最新版本的从头计算多重散射计算（FIG.8.2）模拟。此外，还对RASXS中偏振依赖性的起源提出了基本的考虑。
2005-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Polarization Dependence of Anomalous X-ray Scattering in Orbital Ordered Manganites
为了确定锰氧化物中轨道有序的类型，我们从理论上研究了由散射因子的各向异性引起的反常X射线散射的偏振依赖性。导出了实验光学系统中散射强度的一般公式，并在微观电子模型下计算了原子散射因子。利用这些结果，数值计算了几种轨道排列下的X射线散射强度随方位角和分析角的变化。
1998-08-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
