A general algorithm for calculating irreducible Brillouin zones
材料性质的计算需要在布里渊区（BZ）上进行数值积分。密度泛函理论代码中的积分点均匀地分布在BZ上（尽管积分误差集中在BZ的小区域中），并且保持对称性以提高计算效率。不可约布里渊区（IBZ）上的积分点，BZ的旋转不同区域，不必保持晶体对称性以获得更高的效率。这种自由度允许使用自适应网格，在大误差的位置具有更高的点集中度，从而提高算法效率。我们已经创建了一个算法，用于在2D和3D中构建任何晶体结构的IBZ。该算法使用凸包和半空间表示的BZ和IBZ，使许多方面的建设和对称性减少的BZ平凡。该算法简单，通用，可作为开源软件。
2022-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Accessing surface Brillouin zone and band structure of picene single crystals
用紫外光电子能谱学（UPS）和低能激光电子衍射光电导方法，对一种新发现的芳香族超导体的母体有机体系--绝缘的三甲苯单晶（SC）的能带结构和表面布里渊区进行了实验研究。在γ-Y方向，空穴的有效质量为2.24 m_0，空穴迁移率μ_h >= 9.0 cm^2/Vs（298 K）。我们进一步表明，即使没有激光，一些picene SC在UPS期间也不显示充电，这表明原始UPS适用于高质量的有机SC。
2012-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Numerical quadrature in the Brillouin zone for periodic Schrodinger operators
作为布洛赫定理的结果，费米子基态密度矩阵和周期薛定谔算符能量的数值计算涉及布里渊区上的积分。由于被积函数的不连续性，这些积分在金属中难以数值计算。本文对布里渊区积分中几种常用的积分方法进行了误差分析。我们精确地识别隐含在这些方法中的假设，并严格证明误差界。还提供了二维周期系统的数值结果。我们的结果揭示了这些数值方案的属性，并提供指导，以适当的选择数值参数。
2021-09-23 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Brillouin zone unfolding method for effective phonon spectra
热性质在现代电子器件和纳米结构中具有重要意义。当设备由纯材料制成时，计算这些属性是简单的，但当使用合金时就会出现问题。具体来说，只有近似能带结构可以计算随机合金和最常见的虚拟晶体近似（VCA）使用。展开方法[T. B. Boykin，N.哈尔切湾Klimeck和M. Korkusinski，J. Phys.：康登斯马太福音19，036203（2007）.]已被证明是非常有用的紧束缚计算的合金电子结构，没有在VCA的问题，和紧束缚和价力场方法之间的声子问题的数学类比表明，他们在这里也被采用。然而，这两个问题的物理性质存在一些差异，需要对电子结构方法进行修改。因此，我们推导出一个声子合金能带结构（振动模式）的方法，我们的紧束缚电子结构方法的基础上，修改带测定方法，以适应不同的物理情况。利用这种方法，我们研究了In $_x$ Ga $_{1-x}$ As合金，发现与现有的实验结果非常吻合。
2014-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-uniform sampling schemes of the Brillouin zone for many-electron perturbation-theory calculations in reduced dimensionality
基于多电子微扰理论方法的第一性原理计算，如\textit{ab initio} GW和GW加Bethe-Salpeter方程（GW-BSE）方法，分别是预测材料准粒子和光学性质的可靠方法。然而，这些方法在处理电子-电子相互作用时涉及更多的注意，并且当应用于具有降低的维度的系统时在计算上要求更高，因为电子限制导致布里渊区上的总和收敛较慢，这是由于在介电矩阵的“头”和“颈”元件中表现出的复杂得多的屏蔽环境。在这里，我们提出了两个新的方案来采样的布里渊区GW和GW-BSE计算：非均匀颈部子采样方法和集群采样插值方法，这可以分别用于一个家庭的单粒子问题，如GW计算，并为涉及两个粒子状态的散射的问题，如当解决BSE。我们在几个少层半导体和石墨烯上测试了这些方法，并表明它们对布里渊区进行了更有效的采样，并在计算机时间上减少了两到三个数量级。这两种方法可以很容易地纳入几个\textit{ab initio}包，计算电子和光学性能，通过GW和GW-BSE的方法。
2016-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Existence of Dirac cones in Brillouin zone of diperiodic atomic crystals according to group theory
我们已经考虑了弱自旋轨道耦合的非磁性材料，在两个非共线方向上是周期性的，在第三个正交方向上是有限的。在某些情况下，结合时间反演和晶体对称性的系统，允许狄拉克锥在倒易空间的某些点上存在。我们系统地研究了80个双周期群的布里渊区的所有点，找到了s=1/2狄拉克费米子存在的充分条件，并且给出了带与狄拉克锥顶点相交的条件.相反，完全线性色散是禁止的轨道波函数属于二维不可约表示（不可代表）的小群，不满足某些群论条件，在本文中给出。我们的结果说明了一个紧约束的例子。
2015-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Indexing magnetic structures and crystallographic distortions from powder diffraction: Brillouin zone indexing
由于基于提取的峰位置的粉末平均和搜索算法对信息的严重破坏，希望从粉末衍射数据中识别与磁性结构或晶格畸变相关的传播矢量的研究人员面临着相当大的挑战。本文介绍了一种基于晶体结构转变前布里渊区点、线、面的新方法。这些对应于所得到的阶的平移对称性和用于描述磁结构或声子模式的布洛赫波的不同分类。磁结构研究的自动搜索算法描述的基础上，对一个给定的k向量，显着地减少了假阳性的数量，并允许直接向前分析的系统，包含来自几个不相关的k向量的贡献的矩方向的反向蒙特卡罗细化。
2009-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Projective Representations Construction for Different Points of Brillouin Zone. Application for Space Symmetry Groups $P4_1 2_1 2$ and $P4_3 2_1 2$
提出了在Brilluin带的不同点上构造不可约射影表示的方法。检查空间对称群$P4_{1}2_{1}2$和$P4_{3}2_{1}2$的点Γ、Λ、Z、S、A、M、V、R和X。在这些点的每一个一个和两个值的不可约投影表示的波矢量组被构造为两个对映修改。利用Herring准则考虑了时间反演的影响。
2004-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Multi-Center Magnon Excitations Open the Entire Brillouin Zone to Terahertz Magnetometry of Quantum Magnets
由于小的光子动量，光学光谱通常只探测布里渊区中心的磁激发;然而，有方法可以克服这一限制。在扭曲的可果美量子磁体Y-钾镁矾的情况下，Y $_3$ Cu $_9$（OH）$_{19}$ Cl $_8$，在这里仔细研究，可以通过三中心磁振子激发在整个布里渊区获得磁振子态密度。这种机制是由三个不同的磁子晶格和强的短程关联在扭曲的戈薇晶格的帮助。太赫兹时域实验结果与线性自旋波理论吻合得非常好。放松传统的光子带心约束为探测物质磁性提供了一个新的视角。
2022-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el quant-ph
One-Fe versus Two-Fe Brillouin Zone of Fe-Based Superconductors: Creation of the Electron Pockets via Translational Symmetry Breaking
研究了铁基高温超导体中阴离子位置交替引起的平移对称破缺的物理效应。在具有代表性的母体化合物中，包括新发现的Fe空位有序$\mathrm{K_{0.8}Fe_{1.6}Se_2}$，在展开第一性原理能带结构和费米面时，发现在单Fe布里渊区上轨道特性的不寻常变化，这表明在实验中覆盖更大的单Fe布里渊区是必要的。最重要的是，电子袋（关键的磁性和超导性）被发现只有创建与对称性破缺，强烈主张在未来的研究，特别是在有争议的超导序参量的节点结构的全面纳入。
2011-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Spin wave measurements over the full Brillouin zone of multiferroic BiFeO3
使用非弹性中子散射技术，我们测量了自旋波色散超过整个布里渊区的室温多铁性BiFeO 3单晶的磁激发延伸到高达72.5 meV。完整的自旋波可以用简单的海森堡汉密尔顿量来解释，该汉密尔顿量具有最近邻交换相互作用（J=4.38 meV）、次最近邻交换相互作用（J '= 0.15 meV）和Dzyaloshinskiii-Moriya类项（D=0.107 meV）。这个简单的哈密顿量确定，第一次，为BiFeO 3提供了一个基本成分的理解新的磁性BiFeO 3。
2012-02-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Brillouin zone spin filtering mechanism of enhanced TMR and correlation effects in Co(0001)/h-BN/Co(0001) magnetic tunnel junction
本文描述了磁隧道结（MTJ）的“布里渊区自旋滤波”机制，并以具有六方氮化硼（h-BN）隔离层的六方钴电极MTJ为例进行了研究。基于密度泛函理论（LDA-DFT）的局域密度近似，我们对Co（0001）/h-BN/Co（0001）MTJ的计算结果表明，由于布里渊区滤波机制，该器件具有较高的TMR。由于h-BN特殊的复杂能带结构，该体系的自旋相关隧穿电导对BN带隙内费米能级位置的微小变化非常敏感。BN的掺杂以及因此而改变费米能级位置可能导致TMR的几个数量级的变化。我们还表明，考虑到关联效应的DFT水平以外的需要准确地描述费米能级的位置，从而系统的输运性质。我们的研究表明，基于hcp Co-Pt或Co-Pd无序合金电极和p掺杂六方BN间隔层的新型MTJ是自旋转移矩磁阻随机存取存储器（STT-MRAM）的有希望的候选者。
2015-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Generalised Brillouin Zone for Non-Reciprocal Systems
本文提出复准周期性的广义布里渊区，严格解释非互易系统本征模的单向衰减与谱收敛，并推广 Hermitian 理论及 $k$-Toeplitz 矩阵情形。
2024-08-09 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
A Unified Description of Superconductivity: Electron Density Dynamic's Response to Phonons at the Brillouin Zone Boundary Driven Real Space Electron-Hole Pairing Characterized by CP Symmetry
认为电子密度动力学对布里渊区边界声子的响应是MgB 2超导机制的关键因素，也是导致具有CP对称性的真实空间电子-空穴配对的所有超导化合物的关键因素（Charge and Parity symmetries）电子密度差的第一性原理计算是通过减去布里渊区边界处的纵向声学声子使晶体的电子密度与完美晶体的电子密度发生扭曲。从局域极化率和声子引起的电荷离域转移的角度讨论了这种电子密度动态响应这种扭曲的根源，这种扭曲导致了实空间中具有CP对称性特征的电子空穴配对。畸变驱动的轨道杂化动力学变化。这种方法也为寻找新的超导体提供了明确和快速的指导方针。
2020-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Negative Thermal Expansion in cubic ZrW2O8: Role of Phonons in Entire Brillouin Zone From ab-inito Calculations
我们报告ab-inito密度泛函理论计算的声子在立方相的ZrW 2 O 8在整个布里渊区，并确定特定的非谐声子，负责大的负热膨胀（NTE）的平移，旋转和扭曲的WO 4和ZrO 6。我们已经使用密度泛函计算来解释实验声子谱作为压力和温度的函数，如文献中报道的。我们发现，虽然与温度呈非谐性的声子和与压力呈非谐性的声子具有相似的频率，但它们是不同的。只有后者的声子与NTE。因此，声子的三次和/或二次非谐性与NTE无关，而只是频率的体积依赖性。计算能够再现所观察到的异常趋势，即，软化的低频峰在约5毫电子伏的声子谱与压力和它的硬化与温度，而这两个变化涉及压缩的晶格。
2013-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Soft phonon columns on the edge of the Brillouin zone in the relaxor PbMg1/3Nb2/3O3
我们报告晶格动力学测量，使用中子非弹性散射方法，弛豫钙钛矿PbMg 1/3 Nb 2/3 O3（PMN）在布里渊区的边缘附近的动量转移。在沿着带边缘的两个高对称点上可以看到不寻常的声子散射“柱”，它们在动量上是局部的，但在能量上是扩展的：\vec{Q}_R ={1/2，1/2，1/2}和\vec{Q}_M ={1/2，1/2，0}。这些列软化在~400 K，这是类似的区域中心漫散射的起始温度，表明铁电和反铁电扭曲之间的竞争。我们提出了一个模型，与这些声子模式，是基于结构因素和群论分析相结合的原子位移。这一分析表明，散射不是来自倾斜模式（氧八面体的旋转模式），而是来自与Pb^{2+}和O^{2-}离子位移相关的带边界光学模式。尽管类似的散射柱在金属和（不太常见的）分子系统中已有报道，但它们在绝缘材料中是不寻常的，特别是在铁电体中;因此，PMN中这种非弹性特征的物理起源是未知的。我们推测潜在的紊乱导致了这种独特的异常。
2009-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Complex Brillouin Zone for Localised Modes in Hermitian and Non-Hermitian Problems
本文通过复布里渊区统一了带隙材料缺陷局域化与非厄米趋肤效应，发展了二维复能带奇异性分析方法，并证明倏逝波会发生依赖于频率在带隙中位置的相变。
2025-02-10 cond-mat.mtrl-sci math.AP
Shirley Interpolation - Optimal basis sets for detailed Brillouin zone integrations revisited
本文给出了E. L. Shirley，Phys.Rev.B54，16464（1996）.该方法允许一个紧凑的k-依赖的哈密顿量的建设使用的数值优化的基础来自一个粗粒度的有效的单粒子电子结构计算（基于密度泛函理论在这项工作中）。我们提供了一些概括的初始方法，减少了所需的初始电子结构计算的数量，使准确的插值在整个布里渊区的基础上计算的区域中心，只有大型系统。我们还概括了非本地哈密顿的表示，从而导致一个更有效的实施，允许使用两个范数守恒和超软赝势的输入计算。数值内插的电子本征值的精度是在0.01 eV之内，可以产生在非常小的计算成本。此外，准确的本征函数-表示在最佳的基础上-提供了方便的访问有用的矩阵元素模拟光谱，我们提供的细节计算光学跃迁振幅。该方法也适用于其他理论框架，如准粒子激发的戴森方程或光学响应的Bethe-Salpeter方程。
2009-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Infrared dielectric functions and Brillouin zone center phonons of $α$-Ga$_2$O$_3$ compared to $α$-Al$_2$O$_3$
本文用远红外和红外广义椭圆偏振光谱法测定了菱形$α$-Ga $_2$ O $_3$的各向异性介电函数，导出了所有横光学和纵光学声子模频率和展宽参数。我们还确定了高频和静态介电常数。我们进行密度泛函理论计算，并确定在布里渊区的所有分支的声子色散，我们推导出所有的声子模式参数在布里渊区中心，包括拉曼活性，红外活性，和沉默的模式。我们的实验和计算结果之间，以及所有以前报道的部分信息从实验和理论之间获得了很好的协议。我们还计算了$α$-Al $_2$ O $_3$的相同信息，$α$-（Al $_{x}$ Ga $_{1-x}$）$_2$ O $_3$的新合金的二元母体化合物，并使用以前研究的结果[Schubert，Tiwald和Herzinger，Phys.Rev.B61，8187（2000）]来比较两种同构化合物的所有性质。从实验和理论研究中，我们计算了两种化合物之间的所有模式的频移。此外，我们还计算了声子模本征矢之间的重叠参数，并讨论了所有声子模向三元合金系统的可能演化，以及模式是否可能形成单模或更复杂的模式行为。
2021-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Band structure of silicene on the zirconium diboride (0001) thin film surface - convergence of experiment and calculations in the one-Si-atom Brillouin zone
利用第一性原理计算再现外延硅烯的角分辨光电子能谱是一项具有挑战性的工作。在这里，我们报告的解决方案，以前有争议的问题有关的硅烯的结构配置的$_2$（0001）表面和它的能带结构。特别是，通过表示与单个Si原子相关联的大布里渊区中的能带结构，发现单粒子格林函数的虚部遵循ARPES谱中观察到的谱权。通过另外改变面内晶格常数，密度泛函理论计算的结果和ARPES数据在宽的能量范围内得到收敛到“类平面”相，并提供在费米能级附近的电子态的轨道特性。可以预见，选择一个较小的相称的单位电池的电子结构的表示将是有用的外延二维材料在各种基板上的研究一般。
2014-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Nonuniform grids for Brillouin zone integration and interpolation
TCM Group, Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge（剑桥大学材料科学与工程系）
本文提出了一种非均匀网格用于布里渊区积分与插值的方法，通过改进的网格技术和权重分配策略，显著提高了计算效率，应用于声子色散和电子-声子耦合计算中。
2022-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Distribution of phonon lifetime in Brillouin zone
采用第一性原理非简谐晶格动力学计算的单模弛豫时间近似和线性化声子玻尔兹曼方程，计算了33种元素组合的闪锌矿和纤锌矿型化合物的晶格热导率。在9个锌闪族化合物中，详细讨论了声子谱线宽度（逆声子寿命）的分布。声子线宽随波矢的变化是非光滑的，这可以从自能的虚部得到解释。指出了声子-声子相互作用强度和三声子选择规则的详细结合对确定这些化合物的声子寿命至关重要。这表明在没有非谐力常数的情况下很难定量预测声子寿命。然而，它表明，联合态密度加权的声子数，这是只从谐波力常数计算，可以潜在地用于筛选的晶格热导率的材料。
2015-03-07 cond-mat.mtrl-sci
A search for non-reciprocal magnons in MnPS$_3$
最近的文章表明，准二维反铁磁体MnPS $_3$可能具有非互易的磁振子，由此在+q处的布里渊区拐角中的磁振子具有与在$-$ q处的磁振子不同的能量。沿布里渊区边界的磁振子测量使用中子三轴光谱，注意的分辨率功能，以确定是否存在这种非互易性。数据表明，在分辨率范围内，在相对布里渊区拐角处的磁振子之间没有显著差异。
2020-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Shift current with Gaussian basis sets $\&$ general prescription for maximally-symmetric summations in the irreducible Brillouin zone
本文提出在定域高斯基组下、兼容长度与速度规范的移位电导率计算方法，并利用对称性将倒空间求和折叠至表示域以降本且揭示张量对称性。
2023-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Access to the full 3D Brillouin zone with time resolution, using a new tool for pump-probe ARPES
本文报道首次将Fermiologics FeSuMa分析器集成到泵浦-探测ARPES光束线中，实现具有时间分辨的全三维布里渊区访问，并分析了其相对半球形分析器和动量显微镜的优势。
2023-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Automatic, high-order, and adaptive algorithms for Brillouin zone integration
本文针对小展宽因子下的布里渊区积分，提出一种迭代自适应高阶算法，在三维情形下将计算代价从等距方法的 O(η⁻³) 降至 O(log³(η⁻¹))，并避免四面体网格，通过 SrVO₃ 谱函数计算验证其有效性。
2023-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cs.NA
Simultaneous excitation of phonons at the center and boundaries of Brillouin zones with high energy electron beams
高能电子束现在可以常规地聚焦到1-2 μ m，并提供在扫描透射电子显微镜（STEM）中使用单色电子能量损失谱（EELS）从材料获得振动信息的能力。在这里，它表明，长和短波长的声子可以同时探测轴上振动干EELS。使用聚焦电子束的优点在于，短波长声子经由碰撞散射探测，而长波长模式经由偶极散射探测。短波长模式的局域化特征通过扫描电子束穿过六方氮化硼纳米颗粒的边缘来证明。据发现，高空间分辨率STEM成像所需的条件也与条件相关，以提高短波长声子的振动能量损失谱的贡献。用轴上振动STEM EELS以高空间分辨率探测短波长声子将有助于在材料中原子尺度的异质性下建立振动激发和键合安排之间的基本联系。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Lifetime-shortened acoustic phonons and static order at the Brillouin zone boundary in the organic-inorganic perovskite CH$_3$NH$_3$PbCl$_3$
卤化铅混合钙钛矿由容纳位于间隙空间中的分子阳离子的无机框架组成。这些化合物已被广泛研究，因为它们已被确定为有前途的光伏应用材料与分子阳离子和无机框架之间的相互作用牵连的电子性能的影响。CH_3NH_3PbCl_3在177 K时经历了从高温立方晶胞到四方相的两次结构转变，在170 K时经历了一次正交相转变。我们用中子能谱测量了低频晶格动力学，并观察到当接近跃迁时声学声子线宽向对称点QX =（2，1/2，0）的能量展宽。伴随着这些区域边界异常是硬化的整个声学声子分支测量附近的（2，0，0）布拉格位置随着温度的降低。在布里渊区边缘QX =（2，1/2，0）、QM =（3/2，1/2，0）和QR =（3/2，3/2，5/2）处的弹性散射测量表明，布拉格峰出现在这些结构转变下方。基于中子散射的选择规则，我们认为高177 K跃迁是位移跃迁，伴随着局域八面体环境的畸变，而低177 K跃迁是八面体的刚性倾斜跃迁。我们没有观察到任何临界加宽的能量或动量，超出分辨率，这些峰附近的过渡。我们将这些结果与其他钙钛矿结构转变附近的临界特性进行了比较。我们建议，同时发病的静态分辨率有限的布拉格峰在区域边界和附近的区域中心的声学声子能量的变化是无机框架和分子阳离子之间的耦合的证据。
2019-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding theory of surface spin states on bismuth thin films
采用$sp^3$紧束缚模型研究了铋薄膜的表面自旋态。该模型解释了实验观察到的角度分辨光电子能谱，包括费米面，能带结构与Rashba自旋分裂，和量子限制在表面态的能带隙。还出现了较大的面外自旋分量。表面态在膜内部穿透到布里渊区中心附近的大约几个双层内，而它们到达布里渊区边界附近的膜中心。
2016-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-enforced nodal lines in the band structures of vacancy-engineered graphene
我们阐述了具有周期性空位的单层石墨烯可以具有包含节线或节环的能带结构，从而打开了具有新功能的石墨烯基电子或自旋电子器件的可能性。其原理是通过去除碳原子使得晶格变得非对称，单位晶胞中的每两个子晶格将在滑移平面操作下相互映射。该映射产生用于滑移平面操作的简并本征值，这保证了能带必须在布里渊区的边界处成对地粘在一起。远离布里渊区边界的移动导致非线性增强的节线分裂，从而导致由分裂带的交叉引起的意外节线。此外，如果节线穿过费米能级，则费米能级处的态密度可以显著增强。即使在Rashba自旋轨道耦合的存在下，节线也会出现各种空位构型。最后，我们的理论还解释了在最近的实验中制造的人字形纳米多孔石墨烯的整个布里渊区周围的节环。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Brillouin zone folding method for quasiperiodic superconductivity in multilayer systems: application to electronic structure and optical responses
本研究将布里渊区折叠方法推广到超导相，构建了研究准周期多层系统超导性的高效动量空间方法，通过连分数近似实现物理量计算，在模型验证中展现出数值高效性，并可用于反演对称破缺准周期超导体的光学响应计算。
2024-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Divergence of the logarithm of a unimodular monodromy matrix near the edges of the Brillouin zone
研究了单向周期介质中时谐弹性波的周期系数矩阵为$Q(y)=Q(y+T) $的一阶微分系统，其中单值矩阵$M(ω) $隐含了波场在一个周期上的传播子.对矩阵对数$\ln M(ω) $的主要兴趣是因为它产生动态均匀化方法的“有效”矩阵$Q_{eff}(ω) $。对于单模矩阵$M(ω)$（$\det M=1$）的典型情况，建立$\ln M(ω) $的分量发散为具有$ω\to ω_0,$的$(ω-ω_0)^{-1/2}$，其中$ω_0$是第一布里渊区边缘处的通带/阻带交叉的频率的集合。对于均匀介质，发散消失。数学和物理方面的这一观察进行了讨论。明确的分析例子$Q_{eff}(ω) $和它的发散渐近在$ω\to ω_0$提供了一个模型的标量波在一个两个组件的周期性结构。阐述了由于硬/软层或软弹簧而导致的高对比度的情况。在这种情况下，特别注意的渐近性附近的$Q_{eff}(ω)$的第一阻带发生在布里渊区边缘在任意低的频率。还阐明了在点$ω=0$附近的相同的$Q_{eff}(ω)$的准静态渐近的链接。
2009-11-10 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Brillouin Light Scattering of Spin Waves Inaccessible with Free-Space Light
微聚焦布里渊散射是一种用于材料中元激发的光谱和空间表征的强大技术。然而，光的小动量限制了布里渊区中心的可达激发。在这里，我们利用一个金属纳米天线上制作的原型亚铁钇铁石榴石，以证明布里渊光散射的可能性，从大波矢量，高频自旋波激发，是不可访问的自由空间光。该天线有利于电磁场的子衍射约束，这增强了局部场强，并产生明显大于自由空间光的动量分量。我们的方法提供了访问高频自旋波的快速纳米磁性器件的重要性，并可以推广到其他类型的激发和光散射技术。
2020-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast temperature diagnosis of dynamically compressed matter using millielectronvolt inelastic x-ray scattering beyond the first Brillouin zone
University of Oxford（牛津大学）
本文通过计算多层动态压缩目标的毫电子伏级X射线散射谱，研究了非弹性散射在中间q区域的复杂结构，并展示了如何利用Dornheim的拉普拉斯变换方法可靠地推断晶体温度，无论样品纹理如何。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nodal-knot semimetals
拓扑线半金属的特征在于在布里渊区中的一维带交叉线。与节点相反，节点线可以是拓扑非平凡的构型。本文研究了最简单的拓扑非平凡形式的节线，即布里渊区中的单节线。我们介绍了一个通用的建设各种“的结半金属”，它产生了最简单的三叶节结和其他更复杂的节结的布里渊区。本文还研究了由磁力线重联引起的结-解结跃迁。我们的工作将纽结理论引入到拓扑半金属中。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
ARPES study of the epitaxially grown topological crystalline insulator SnTe(111)
SnTe是一种典型的拓扑晶体绝缘体，其中无隙表面态受到晶体对称性的保护。SnTe的拓扑性质的标志是狄拉克锥投影到具有镜像对称性的表面上，源于其体布里渊区的L点附近的带反转，这可以通过角分辨光电发射来测量。我们在BaF_2（111）衬底上用分子束外延方法获得了SnTe薄膜的（111）面。原位角分辨光电子能谱在垂直于（111）面的方向上覆盖多个布里渊区，证明了在表面布里渊区的Gamma_bar和M_bar点上的狄拉克投影锥。此外，在体布里渊区的Gamma点处还观察到了类狄拉克锥的能带结构，其狄拉克能量与Gamma_bar点和M_bar点处的狄拉克能量有很大的不同.
2016-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic origin of the incommensurate modulation in the structure of phosphorus IV
最近在压力范围为107-137 GPa的P-IV相的轻V族元素磷中发现了无公度调制结构。我们考虑配置的布里渊区和费米球内的近自由电子模型，以分析这些配置的晶体结构能量的重要性。对于具有基心正交结构的相P-IV，oC 2，我们考虑具有沿c轴的11倍超晶胞和等于3/11的调制波矢量的相称近似，其接近于实验观察到的值0.267。由于调制引起的原子位移导致卫星反射的出现，从而形成额外的布里渊区平面。这种结构的稳定性归因于由于布里渊区-费米表面相互作用而导致的电子能带结构能量的降低。
2009-11-12 cond-mat.mtrl-sci
How disorder affects the Berry-phase anomalous Hall conductivity: the view from k space
“脏”铁磁金属的异常霍尔电导率由贝里相贡献主导，贝里相贡献通常被解释为原始晶体中布洛赫电子的固有性质。在这项工作中，我们评估的几何霍尔电流直接从电子基态与无序，然后重新铸造它作为一个整体的晶体布里渊区。被积函数是一个广义的k-空间Berry曲率，通过从一个大的超原胞的小布里渊区展开Berry曲率得到。其中，无序产生净外在霍尔贡献，我们认为这是难以捉摸的侧跳效应有关。作为一个例子，我们展开的第一原理Berry曲率的Fe 3Co有序合金从原来的fcc晶格布里渊区到bcc晶格区的体积的四倍。与虚晶Berry曲率的比较清楚地揭示了置换Co原子的破缺效应。
2014-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polaritonic self-hybridized critical coupling by Brillouin zone folding induced quasi-bound states in the continuum in bulk WS2 metasurfaces
Key Laboratory for Physical Electronics and Devices of the Ministry of Education and Shaanxi Key Lab of Information Photonic Technique, School of Electronic Science and Engineering, Xi’an Jiaotong University（教育部电子科学与技术重点实验室和陕西信息光子技术重点实验室，西安交通大学电子科学与工程学院）
该研究在体WS2超表面中实现了BZF-QBIC模式与A激子的自杂化极化激元临界耦合，获246.5 meV拉比分裂与0.5最大吸收，为高吸收低维极化激元器件应用提供了基础。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Note: Applying the Brillouin Zone and Band Gap Leveraging AB Initio Calculation for Digital Well-Being: In-Depth Analysis of Band Structures in Information Spaces Insights from Solid-State Physics
借鉴固态物理的第一性原理概念（如第一布里渊区、带隙和倒格矢）作为隐喻，定量分析和预测数字空间中不完整信息的行为与趋势，为数字福祉提供新的理解与预测方法。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Altermagnetic surface states: towards the observation and utilization of altermagnetism in thin films, interfaces and topological materials
International Research Centre Magtop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁拓扑国际研究中心）
研究揭示了交替磁性在特定表面取向和磁序下的表现，通过计算布里渊区确定自旋分裂的保留与湮灭，为利用交替磁性在薄膜和界面中观察非相对论自旋分裂提供了方法。
2023-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Boson peak in overdoped manganites La_{1-x}Ca_{x}MnO_{3}
在强掺杂锰氧化物La $_{1-x}$ Ca $_x$ MnO $_3$（$x \geq 0.5$）的电荷有序相的吸收线出现在太赫兹光谱范围内的相称的$x$值低于电荷有序温度。它们连接到声学声子，声学声子通过布里渊区的折叠而变得光学活性。在较低的温度下，一个强烈的不对称的额外的吸收带的频率对应的位置的最低能量的范霍夫奇点减少布里渊区。该能带被分配给玻色子峰，即超过标准德拜贡献的晶格振动态的过剩。当没有明显的布里渊区折叠存在时，折叠声子和玻色子峰不显示为无公度的钙含量。
2013-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The different shapes of spin textures as a journey through Brillouin zone chiral and polar symmetries
晶体空间群对称性（CPGS），如极性和非极性晶体类别，长期以来一直被认为是对具有自旋轨道诱导自旋分裂的化合物进行分类。对于固定的CPGS，当从一个k点到另一个k点进行通过布里渊区（BZ）的旅行时，预期波矢量点群对称性（WPGS）可以改变，并且因此自旋极化的纹理（布洛赫态中的自旋算符$\vec{S}^{nk_{0}}$的期望值$u(n,k)$和波矢量$k_0$）的定性改变。然而，自旋织构（ST）变化的性质通常是不被怀疑的。在这项工作中，我们确定了一个完整的分类的线性$k$自旋纹理图案的极性和手性的基础上反映在WPGS在$k_0$。控制ST的自旋极化矢量$\vec{S}^{nk_{0}}$必然平行于旋转轴并垂直于镜面，因此，WPGS中的对称操作类型对ST施加对称性限制。例如，在非极性手性WPGS中，ST总是平行于波矢量$k$，因为它们仅包含旋转对称性。基于WPGS中的对称操作的ST分类的一些后果包括根据晶体的对称性观察到意想不到的ST图案。例如，通常认为自旋-动量锁定效应需要通过不对称电势的晶体反转对称性破缺。然而，我们发现，极性WPGS可以有这种效果，即使在化合物中没有电偶极子或外部电场。我们使用确定的WPGS和ST之间的关系作为设计原则，选择在不同的$k$ -谷带边缘附近具有多个ST的化合物。基于对1481种化合物的高通量计算，我们发现37种先前制造的材料在带边附近具有不同的ST。
2021-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dilute-Limit Defect Displacements Enabled by Brillouin-Zone Sampling
US Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本研究提出一种利用中等尺寸超胞信息结合布里渊区采样的方法，可高效获取缺陷处的稀极限原子位移，应用于金刚石NV色心和硅T中心，为解决缺陷稀极限跃迁问题提供关键支撑。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Structurally complex Frank-Kasper phases and quasicrystal approximants: electronic origin of stability
具有四面体堆积的金属晶体被称为Frank-Kasper相，其具有原子数从数百到数千的大晶胞。这些相的形成和稳定性的主要因素是原子尺寸比和每个原子的价电子数。在费米球-布里渊区相互作用模型中分析了电子能量贡献的重要性，其中包括Cu_4Cd_3、Mg_2Al_3和二十面体准晶近似物，这些准晶的原子数超过了1000个，而准晶的原子数为146 ~ 168个。我们的分析表明，为了使晶体能量最小化，费米球（FS）与与强衍射峰相关的布里渊区接触是很重要的：这些区要么内接FS，要么被FS包围，从而在边缘或顶点处产生接触。
2017-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Reliable Density Functional Theory Predictions of Bandgaps for Materials
Shanghai University（上海大学）；University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；Materials Genome Institute, Shanghai University（上海大学材料基因组研究院）；ANU Supercomputer Facility（澳大利亚国立大学超级计算设施）；University of New South Wales (Canberra)（新南威尔士大学（堪培拉））
针对3D材料带隙计算优化问题，研究赝势、平面波截断能等因素影响，发现成本节约型方法易致显著误差，引入k空间优化方案提升PBE0计算可靠性，仅1.6%材料不适用。
2025-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Transient translation symmetry breaking via quartic-order negative light-phonon coupling at the Brillouin zone boundary in KTaO${}_{3}$
本研究通过第一性原理计算发现KTaO3中存在四阶负光-声子耦合，利用强中红外泵浦脉冲使高频声子不稳定，可瞬态打破材料平移对称性，并数值求解出三种对称性破缺情况。
2023-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Baldereschi mean value points for three-dimensional Bravais lattices
Lancaster University（兰卡斯特大学）
研究三维布拉维晶格的巴尔代雷斯基平均值点，通过评估和制表的方法，为显式相关多电子方法（如量子蒙特卡罗模拟）提供理想波矢，列出了十四种三维布拉维晶格的该平均值点。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for a direct band gap in the topological insulator Bi2Se3 from theory and experiment
使用角分辨光电子能谱学和从头计算GW，我们明确地表明，广泛研究的三维拓扑绝缘体Bi2Se3具有直接带隙在伽马点。实验上，这是由一个三维带映射的布里渊区的大部分。理论上，我们证明了价带最大值位于布里渊中心，只有在计算中包括多体效应。否则，它是在一个高对称镜像平面远离区中心。
2013-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Simple metal binary phases based on the body centered cubic structure: electronic origin of distortions and superlattices
分析了具有主族元素的贵金属的二元合金相与具有正交和六方畸变的体心立方结构的关系。基于费米球-布里渊区相互作用，考虑了这些畸变相的稳定性，以理解能带结构能量对总晶体能量的贡献的重要部分。对几种有代表性的相的布里渊区-费米球结构的研究表明，在具有超晶格和有序空位的扭曲结构的形成中，电子能量的贡献具有重要意义。这种方法可能是有用的理解最近发现的复杂结构的压缩简单的碱金属。
2011-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Adiabatic and non-adiabatic phonon dispersion in a Wannier function approach
我们发展了一个第一性原理方案来计算全布里渊区的绝热和非绝热声子频率。该方法依赖于变分性质的力常数功能相对于一阶扰动的电子电荷密度和在Wannier函数的基础上的变形势的本地化。这使得声子色散曲线的计算不受布里渊区采样相关的收敛问题的影响。此外，我们的方法证明了使用的静态屏蔽势的声子线宽的计算，由于在电子空穴对的衰变。我们将此方法应用于MgB $_2$和CaC $_6$的声子色散和电声耦合的计算。在这两种化合物中，我们证明了几个科恩异常的发生，在以前的计算中没有，这是明显的，只有经过仔细的电子和声子动量积分。在MgB $_2$中，E $_{2g}$分支上的Kohn异常的存在改善了与测量的声子谱的一致性，并影响了Eliashberg函数中主峰的位置。在CaC $_6$，我们表明，在平面内碳振动的非绝热效应不局限于区域中心，但在整个布里渊区是相当大的。我们的方法在大规模第一性原理计算的动力学性质和电子-声子相互作用开辟了新的视角。
2010-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Fermi surface of Mg and Cd
我们提出了三维（3D）的电子-正电子动量密度在镁和镉，重建从二维角相关的湮没辐射数据。通过将扩展动量空间中的密度折叠到第一布里渊区中，我们分离了各个带中的费米面。我们的结果与能带结构LMTO计算结果符合得很好。为了研究有多少一维轮廓使我们有可能重现费米表面和电子密度Umklapp分量的相同细节，我们为布里渊区的特殊方向创建了不同的一维光谱。最后，重建相应的三维密度，以显示根据一维轮廓的数量可以获得多少细节。
2002-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Optimal basis set for electronic structure calculations in periodic systems
本文提出了一种有效的计算布里渊区精细取样系统电子结构的方法。该方法是基于变分优化的“单一”（即共同的布里渊区中的所有点）的电子轨道的扩展基组。k. p近似理论的考虑有助于理解该方法的效率。通过对16原子Na超原胞的计算，分析了该方法的精度和收敛性与最佳基组大小的关系。
2000-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Soft and chiral phonons in chiral phase of K3NiO2
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；Max-Planck-Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）
该研究通过拉曼散射测量和理论计算，证实K3NiO2在约400K发生非手性到手性四方相的结构相变，由Z点软声子诱导，还发现其手性相存在具角动量的拓扑声子。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci
