Effect of nonequilibrium phonons on hot-electron spin relaxation in n-type GaAs quantum wells
研究了非平衡纵向光学声子对$n$型GaAs量子阱中热电子自旋弛豫的影响。在面内电场的作用下，由于有限的弛豫速率，纵向光学声子被电子驱动到非平衡态。非平衡声子通过改变电子的加热和漂移，进而影响电子的自旋弛豫性质。自旋弛豫时间延长，由于增强的电子加热，从而在非平衡声子的存在下的电子-声子散射。自旋进动的频率大致与电子漂移速度成比例，可以增加（在低电场和/或高晶格温度下）或降低（在高电场和/或低晶格温度下）。当电子密度高而杂质密度低时，非平衡声子效应更为显著。
2010-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Electron Transport and Hot Phonons in Carbon Nanotubes
我们证明了声子占据在限制金属碳纳米管中的高场弹道输运中的关键作用。特别是，我们提供了一个简单的分析公式的电子输运散射长度，我们验证了准确的第一性原理计算（6，6）和（11，11）纳米管。通过与实验I-V曲线拟合的散射长度的比较，表明存在由电子输运引起的非平衡光学声子加热。我们预测光学声子的有效温度为数千开尔文。
2005-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Exciton-phonon Coupling Controls Exciton-polaron Formation and Hot Carrier Relaxation in Rigid Dion-Jacobson Type Two-Dimensional Perovskites
本研究结合超快光谱与电子结构计算，揭示刚性Dion-Jacobson型二维钙钛矿中激子的极化子特性，发现定向配体修饰可调控激子-声子耦合等过程，为定制性能的混合半导体开发提供依据。
2023-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Hot carrier-assisted switching of the electron-phonon interaction in 1$T$-VSe$_2$
我们用强红外激光脉冲扰动三维电荷密度波材料1 $T$ $_2$的电子态和振动态。利用时间分辨和角度分辨光电子能谱技术，获得了光致热载流子动力学和非平衡准粒子谱函数的超快照。从含时谱函数中提取了热载流子温度和含时电子自能，揭示了非相干电子-声子相互作用在$(200 \pm 40)$ ~fs的时间尺度上将晶格加热到电荷密度波临界温度以上.密度泛函微扰理论计算表明，热载流子的存在改变了整体声子色散，并淬灭了有效的低能声学声子散射通道，从而导致实验观察到的新的准平衡态。
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Picosecond dynamics of hot carriers and phonons and scintillator non-proportionality
我们已经开发了一个模型，描述了非热载流子和声子输运的基础上的非比例响应的振荡器。我们表明，在光子吸收后立即产生的e-h分布的热化可能需要比非比例信号形成的时间更长。载流子和LO声子分布在此期间保持非简并在准平衡温度远远超过室温。我们解决平衡方程描述在热的双极等离子体的电子/空穴和声子的能量交换。考虑到动态屏蔽，我们计算在所有温度下的双极扩散系数。NaI的非比例光产额计算结果与实验数据一致。我们讨论了一个非平衡模型的影响，比较其预测与模型的基础上运输的热化载体。最后，非平衡效应的证据建议的非比例曲线的形状和广泛的分散体中观察到的数据在阈值附近的K-浸渍光谱。预测曲线的比较表明，在7-8 eV的范围内的变形电位值良好的协议。
2012-06-08 cond-mat.mtrl-sci
To study the effects of degradation of phonon distribution on the high frequency response in nano structures
在热电子条件下，极性半导体中超短脉冲激发的热载流子声子首先通过主导的Frolic耦合发射出纵向光学声子，从而迅速释放能量。因此，由高电场提供给载流子的能量进入声子产生。当声子寿命足够长时，声子分布被扰动，产生非平衡的LO声子或热声子布居，导致它们被载流子重吸收。在目前的工作中，GAN纳米结构的高频性能进行了研究的框架内的加热漂移的费米-狄拉克分布函数结合相关的散射机制和非平衡LO声子的影响。结果表明，声子分布的退化显著地提高了3 dB截止频率，从而使高频响应变得更平坦，反映出如果在计算中考虑非平衡声子分布的影响，高频响应会更好。
2007-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Fingerprints of hot-phonon physics in time-resolved correlated quantum lattice dynamics
泵-探测装置中从电子到晶格自由度的能流的时间动态可能会受到热声子瓶颈的存在的强烈影响，热声子瓶颈可以维持光激发电子态的更长时间的相干性。最近，热声子物理在MgB $_2$中得到了实验观察和理论描述，MgB $_2$是一种电子-声子超导体，具有$T_{\rm c}\approx 39$ K。采用从头算和量子场论相结合的方法，以MgB $_2$为例，提出了一种通过直接分析晶格原子间关联信息来揭示热声子存在和表征热声子性质的新途径.这种方法利用了$E_{2g}$热模的基本对称性，其特征在于两个硼原子的异相面内运动。由于热声子通常发生在布里渊区的高对称点，具有晶格位移的特定对称性，因此本分析是相当普遍的，它可以帮助揭示其他有前途的材料中的热声子物理，如石墨烯，氮化硼或黑磷。
2022-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Relaxation Dynamics of Hot Optical Phonons in Graphene
利用超快光学泵浦探测光谱技术，研究了在碳化硅衬底上外延生长的单层和多层石墨烯薄膜以及在镍衬底上化学气相沉积的单层和多层石墨烯薄膜中热光学声子的弛豫动力学。在光激发后的前几百飞秒中，热载流子将其大部分能量损失到热光学声子的产生中，热光学声子随后成为随后载流子冷却的主要瓶颈。在短时间尺度上的光学声子冷却被发现是独立的石墨烯生长技术，层数，和类型的基板。我们发现平均声子寿命在2.5-2.55 ps范围内。我们用速率方程模拟了耦合载流子-声子系统的弛豫动力学，发现实验数据与理论符合得很好。提取的光学声子寿命与基于非简谐声子相互作用的理论非常吻合。
2009-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hot Phonon Dynamics in MgB$_2$ Driven by Anisotropic Electron-Phonon Coupling
带心$E_{2g}$模在MgB $_2$中起着至关重要的作用，控制着正常态的散射机制以及超导配对。在这里，我们表明，通过第一性原理量子场论计算，由于各向异性的电子-声子相互作用，$hot$ - $phonon$制度，其中的$E_{2g}$声子可以实现显着更大的有效人口比其他模式，被触发的MgB $_2$通过与超短激光脉冲的相互作用。这种情况下，在超快泵浦-探测拉曼光谱的光谱特征进行了详细讨论，揭示了非绝热过程中的$E_{2g}$模式的光学特性的基本作用。
2020-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio theory of electron-phonon mediated ultrafast spin relaxation of laser-excited hot electrons in transition-metal ferromagnets
本文报道了bcc结构Fe、fcc结构Co和fcc结构Ni过渡金属铁磁体中电子-声子相互作用引起的电子自旋翻转散射的计算理论研究。Elliott-Yafet电子-声子自旋翻转散射的第一性原理计算，采用广义自旋翻转Eliashberg函数以及从头计算声子色散。为了研究飞秒激光激励铁磁体中电子-声子介导的退磁量，将该方法推广到激光产生的热化和非平衡非热热电子分布。使用开发的形式主义，我们计算声子诱导的自旋寿命的热电子在Fe，Co和Ni。电子-声子介导的退磁率进行评估激光产生的热化和非平衡电子分布。非热分布被发现导致一个更强的退磁率比热，热化分布，但他们的退磁效果是不足以解释实验观察到的退磁发生在亚皮秒制度。
2013-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon spectral functions of photo-generated hot carrier plasmas: effects of carrier screening and plasmon-phonon coupling
研究了多组分热载流子等离子体中声子谱函数的光谱行为。电介质的极化函数的制定，使他们满足戴森方程的有效等离子体成分之间的相互作用。我们发现一个有用的总和规则，给出简单的等离子体物种之间的关系解决介电函数。考虑到极性和非极性光学声子，声学变形势，和压电库仑耦合的载波声子通道的各种声子谱函数的光谱分析。声子自能校正的影响在有限的温度范围内的随机相位近似扩展到包括动态屏蔽的影响，等离子体-声子耦合，和局部场校正的等离子体物种检查。我们提供了纤锌矿GAN中形成的光生电子-空穴等离子体的情况的数值数据。我们的研究结果表明，在多组分等离子体的介电响应和声子谱函数的等离子体物种的多样性的明确意义。
2016-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct measurement of non-equilibrium phonon occupations in femtosecond laser heated Au films
利用超快电子衍射技术研究了飞秒激光激发的单晶金薄膜中声子布居的时间演化。从Debye-Waller因子的时间依赖性中，我们提取了一个4.7 ps的时间常数，用于均方原子位移的增加。我们表明，从漫散射强度的增加，在Au面心立方布里渊区的X和K点附近的声子模式的人口增长的时间尺度为2.3和2.9 ps，分别比德拜-沃勒平均快。我们发现，热化继续在最初的非平衡声子分布后10 ps。所观察到的动量依赖的时间尺度的声子种群是在对比通常在两个温度模型中预测。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon coupling and hot electron thermalization in titanium nitride
我们已经研究了热化的热载流子在原始和有缺陷的氮化钛（TiN）使用两个温度模型。该模型的所有参数，包括电子-声子耦合参数，从第一性原理密度泛函理论计算得到。用虚晶近似描述缺陷系统。我们发现，热化的热载流子发生在更快的时间尺度上比在金作为一个结果的显着更强的电子-声子耦合在TiN。具体而言，最大的热化时间，在200飞秒的顺序，被发现在TiN与氮空位的电子温度约4000 K。
2019-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Hot Phonon and Carrier Relaxation in Si(100) Determined by Transient Extreme Ultraviolet Spectroscopy
热载流子和声子的热化提供了对介导电和热传输的散射过程的直接洞察。获得热载流子和声子的散射率目前需要多次测量与不相称的时间尺度。在此，在100 eV处的硅2 p芯能级上的瞬态极紫外（XUV）光谱被用于测量Si（100）中的热载流子和声子热化，从数十飞秒到200 ps，随后在800 nm处的Δ谷的间接跃迁的光激发。本文首先采用单等离子体激元极点模型和Bethe-Salpeter方程（BSE）结合密度泛函理论（DFT）对基态XUV光谱进行了理论预测。激发态光谱预测通过将光诱导的状态填充，加宽，带隙重整化的电子效应到基态XUV光谱。还需要依赖于时间的晶格变形和膨胀来描述激发态谱。这些结构成分的动力学匹配的动力学的声子激发的电子-声子和声子-声子散射过程中光激发。分离的瞬态XUV光谱上的电子和结构效应的贡献允许载流子的人口，人口的声子参与谷间和谷内的电子-声子散射，和人口的声子参与声子-声子散射被量化为延迟时间的函数。
2018-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Negative lateral conductivity of hot electrons in a biased superlattice
在紧束缚近似下研究了均匀电场作用下超晶格（等布居能级的偏置超晶格）中的非平衡电子分布，同时考虑了光学声子、声学声子和横向无序的散射.结果表明，面内动能的分布主要取决于布洛赫能量与光学声子能量的比值。计算了4.2K和20K温度下低掺杂结构的面内电导率。负电导率被发现对应于布洛赫声子共振条件的偏置电压。
2009-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Theory of out-of-equilibrium electron and phonon dynamics in metals after ultrafast laser excitation
在激光激发下电子和声子的非平衡动力学通常用双温模型来描述，该模型假设两个子系统分别处于热平衡。然而，最近的实验表明，这种描述不足以描述超短时间尺度上的非平衡动力学。在这里，我们扩展和应用一个无参数的微观平衡模型来描述超快激光诱导的原型金属系统，如金，铝，铁，镍和钴的系统动力学。我们报告强烈的偏差，从两个温度模型的皮秒时间尺度上的所有材料的研究，即使是那些假设单独的热平衡似乎限制较少，如在黄金。此外，我们证明了声子模式依赖的电子-声子耦合的弛豫过程的重要性，并揭示了该通道的意义，通过电子系统的声子之间的间接耦合在晶格平衡。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Hot phonon decay in supported and suspended exfoliated graphene
近红外泵浦探测光谱已被用于测量单层和多层石墨烯中光激发载流子的超快动力学。我们观察到两个衰变过程发生在100 fs和2 ps的时间尺度。第一个是由于系统中的快速电子-声子热化。第二个时间尺度被发现是由于热声子的缓慢衰减。使用一个简单的理论模型，我们计算热声子衰减率，并表明它是显着更快的单层薄片比多层的。在最近的索赔相比，我们表明，这种增强的衰减率是不是由于耦合到基板声子，因为我们也看到了同样的效果在悬浮薄片。可能的内在衰变机制，可能会导致这样的效果进行了讨论。
2010-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast relaxation of hot phonons in Graphene-hBN Heterostructures
快速载流子冷却对于高功率石墨烯基器件是重要的。强耦合光学声子（SCOP）在石墨烯中光激发载流子的弛豫过程中起着重要作用。石墨烯和六方氮化硼（hBN）的异质结构已经显示出异常的迁移率和高饱和电流，这使得它们对于应用是理想的，但是hBN衬底对载流子冷却机制的影响还不清楚。我们使用超快泵浦-探测光谱跟踪石墨烯-hBN异质结构中的热光激发载流子的冷却。我们发现，在hBN上的石墨烯的情况下，载流子的冷却速度比在氧化硅衬底上快四倍，从而克服了困扰石墨烯器件冷却的热声子（HP）瓶颈。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface polar optical phonon interaction induced many-body effects and hot-electron relaxation in graphene
我们从理论上研究了极性材料衬底上石墨烯中电子-表面光学声子相互作用效应的各个方面。我们计算的电子自能在表面声子介导的电子-电子相互作用的存在下，专注于如何线性手性石墨烯色散重整化的表面声子。利用多体微扰理论计算了考虑电子-极性光学声子相互作用的石墨烯中的电子自能和准粒子谱函数。计算了自由电子在介质基片中与表面光学声子极性相互作用的散射率随电子能量、温度和载流子密度的变化。讨论了屏蔽对自能和散射率的影响。我们的理论提供了一个全面的定量（和定性）图片表面声子相互作用诱导的多体效应和热电子弛豫狄拉克材料。
2013-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hot Phonons in an Electrically Biased Graphene Constriction
声子载流子相互作用可以对器件性能具有显著影响。它们可以通过测量声子寿命来探测，声子寿命反映了声子与其他准粒子，特别是载流子及其伴随声子的相互作用强度。载流子声子和声子-声子对声子寿命的贡献可以从温度依赖的研究中解脱出来。在这里，我们解决的重要性，声子载流子相互作用的焦耳加热的石墨烯收缩，以有助于理解的能量耗散在石墨烯为基础的电子器件。我们证明，无隙石墨烯授予电子声子相互作用不寻常的意义，特别是在低载流子密度。在常规半导体中，带隙通常防止声子通过电子-空穴产生而衰减，并且在金属或其他半金属中，费米温度过大而不能进入电子-声子耦合起主导作用的区域，如在石墨烯中在300至1600 K的研究声子温度区域中。
2010-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Coherently Coupled Carrier and Phonon Dynamics in Elemental Tellurium Probed by XUV Transient Absorption
利用XUV瞬态吸收光谱，研究了元素碲中光致载流子与A1声子间的相干耦合，发现声子位移与热载流子温度反相振荡，并揭示其金属性增强及费米能级附近的能量依赖相位，为相干自旋-轨道相互作用研究奠定基础。
2025-05-06 cond-mat.mtrl-sci
The dynamical role of optical phonons and sub-lattice screening in a solid-state ion conductor
本文通过皮秒时间分辨阻抗测量与计算，揭示了 Li0.5La0.5TiO3 中光学声子及电荷转移引起的 TiO6 畸变对降低 Li+ 迁移势垒、增强超快离子迁移的关键作用，并提出一种新的超快光谱探测方法。
2025-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Properties and challenges of hot-phonon physics in metals: MgB$_2$ and other compounds
电子的超快动力学和系统中的集体模式的平衡是至关重要的，从电子的自由度，其中泵源的能量通常被吸收，晶格自由度的能量转移。在常规金属中，这种过程导致晶格的总体加热，通常由有效晶格温度$T_{\rm ph}$描述，直到达到所有自由度的最终平衡。然而，在特定的材料中，很少有晶格模式为能量转移提供优先通道，导致振动的非热分布和{ \em热声子}的开始，即，晶格模式具有比其他模式高得多的人口。热声子通常在半导体或半金属化合物中遇到，如石墨烯，其中朝向热模式的优先通道由减少的电子相空间决定。沿着不同的路径，在金属中也获得热声子物理的可能性，然而最近也在文献中提出，这是由于电子-声子（el-ph）耦合的强各向异性。本文以MgB $_2$为代表，综述了各向异性el-ph耦合金属中热声子出现的物理条件，并讨论了热声子的可观测指纹。对其他金属化合物中热声子的预测和实验观察的新观点也进行了讨论。
2022-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetic-order-mediated carrier and phonon dynamics in MnBi2Te4
该研究利用超快光谱探究MnBi₂Te₄单晶准粒子动力学，揭示反铁磁有序对载流子衰减、复合过程的调控作用，以及长弛豫过程和声子能量重整化现象，为理解其非平衡多体动力学提供关键依据。
2023-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Time-Resolved Phonon Dispersions of Thermally Excited Graphite at the Nanoscale
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）
本研究结合动量分辨振动EELS与脉冲激光加热、同步门控电子探测，实现纳米尺度下石墨热激发的时间分辨声子色散测量，揭示温度对声子支的影响，为相关动力学探测提供新途径。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Inelastic neutron scattering study of phonon density of states in nanostructured Si1xGex thermoelectrics
非弹性中子散射测量被用来探索通过球磨和热压技术制备的纳米晶Si1xGex热电材料的广义声子态密度的相对变化。动态签名的Ge集群可以推断出从数据参考得到的光谱的密度泛函理论模型假设均匀合金化通过虚晶近似。还提出了比较之间的研磨硅纳米粉末和散装，多晶硅的优先低能量增强和寿命加宽的声子态密度出现在纳米粉末。然而，可以忽略不计的差异之间观察到的声子谱的体硅和热压，纳米结构的硅样品表明，单声子动力学的变化超过4毫电子伏只起次要作用，在修改后的热传导的这种化合物。
2012-12-18 cond-mat.mtrl-sci
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
Slow cooling of hot polarons in halide perovskite solar cells
卤化物钙钛矿显示出不寻常的热化动力学以上的带隙光激发。我们解释这是多余的能量被沉积到离散的大极化子状态的结果。低通量和高通量"声子瓶颈"冷却之间的交叉是由于莫特跃迁，其中极化子重叠（$n \ge 10^{18}/\mathrm{cm}^3$）和声子子群共享。我们计算的初始速率的冷却（热化）从散射时间在Fröhlich极化子模型为78 meVps $^{-1}$为$\mathrm{CH}_3\mathrm{NH}_3\mathrm{PbI}_3$。这种快速的初始热化涉及到热传递到光学声子模式耦合的极性介电相互作用。在数百皮秒内进一步冷却至平衡受到钙钛矿晶格的超低热导率的限制。
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz-induced second-harmonic generation in quantum paraelectrics: hot-phonon effect
提出包含热声子效应的温度依赖动态模型，模拟超快太赫兹激发下软模行为，证明量子顺电体中的非振荡SHG响应源于热声子效应，而非瞬态铁电序。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coherent phonon dynamics at the martensitic phase transition of Ni_2MnGa
利用时间分辨光学反射率研究了磁性记忆合金Ni_2MnGa的激光激励动力学。我们观察到两个相干光学声子，在1.2太赫兹的马氏体相和在0.7太赫兹的预马氏体相，我们解释为区折叠声学声子和一个严重阻尼振幅分别。在马氏体相中，马氏体相变可以由fs激光脉冲在几ps的时间尺度上诱导。
2012-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio phonon coupling and optical response of hot electrons in plasmonic metals
超快激光测量探测金属中激发电子的非平衡动力学，具有越来越高的时间分辨率。电子结构计算可以提供一个详细的微观热电子动力学的理解，但泵探测测量的参数自由的描述还没有可能，尽管深入的研究，因为电子-声子相互作用的唯象处理。我们提出了从头计算预测的电子温度依赖的热容量和电子-声子耦合系数的等离子体金属。我们发现从自由电子和半经验的估计，特别是在贵金属以上的瞬态电子温度为2000 K，因为以前被忽视的电子-声子矩阵元素对电子能量的强依赖性的实质性差异。我们还提出了第一性原理计算的电子温度依赖的介电响应的热电子在等离子体金属，包括直接带间和声子辅助带内跃迁，促进完整的理论预测的时间分辨的光学探针签名在超快激光实验。
2016-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Role of ultrafast electron-optical-phonon interactions in high harmonic generation from graphene
Technion- Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Schulich Faculty of Chemistry and Faculty of Physics（舒利希化学学院与物理学院）；Schulich Faculty of Chemistry（舒利希化学学院）
研究揭示了石墨中光学声子对高阶谐波生成的抑制作用，以及声子在电子-声子相互作用静态模型中的影响，为理解超快现象提供了新视角。
2026-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
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
Boosting electronic transport in carbon nanotubes by isotopic disorder
金属碳纳米管（CNT）的电流/电压曲线显示在高偏压下由于电子与具有非常高的布居数的声子（热声子）的散射而导致电阻率的突然增加。在这里，我们表明，它是可能的，以提高金属碳纳米管的电性能的C13同位素富集。事实上，同位素无序为热声子去激发创造了额外的通道，减少了它们的数量，从而减少了纳米管的高偏压微分电阻。这是一个不寻常的例子，无序改善了电子输运。
2009-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast hot carrier relaxation in silicon monitored by phase-resolved transient absorption spectroscopy
采用基于相位分辨瞬态吸收光谱的少周期光脉冲方法，研究了硅（100）中热载流子的弛豫动力学。在低于5 fs的光脉冲激发下，强烈的电子-声子耦合导致了时间常数为10 fs的超快动量弛豫。热载流子的热化发生在150 fs的时间常数上，从Drude模型中提取的碰撞时间的时间演化中可见。我们发现增加的碰撞时间从3 fs的最短的时间尺度与饱和度在约18 fs。此外，热载流子系综的光学有效质量也在超快时间尺度上演化，具有从0.7 $m_e$到约0.125 $m_e$的双指数减小以及4 fs和58 fs的时间常数。电子质量动力学以及动量，能量和碰撞散射时间与前所未有的时间分辨率的信息是重要的所有热载流子光电子器件。
2021-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear electron-phonon coupling drives light-induced symmetry switching in charge-density waves
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学理论与天体物理研究所）
研究通过第一性原理理论揭示了非线性电子-声子相互作用如何驱动电荷密度波中的对称性切换，结合第一性原理计算与实验验证，展示了光诱导熔化过程中的关键机制。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Hot carrier redistribution, electron-phonon interaction, and their role in carrier relaxation in thin film halide perovskites
分析了随温度变化（4K-300 K）的光致发光和透射光谱，以研究改变钙钛矿化合物的不同组分（A、B或X）的效果。比较了四种不同的薄膜：FAMAPbSnI 3、FAPbI 3、FAMAPbI 3和FAPbBr 3。低温结果突出了特别发生的变化，这些变化在室温下很容易被掩盖。在室温下，对于仅基于3个Pb的样品，总体斯托克斯位移具有相似的幅度。这由相互作用强度GammaLO、声子能量ELO和激子结合能Eex决定。这种行为的一个例外是基于Sn的FAMAPbSnI 3膜，其显示出在吸收和光致发光之间缺乏斯托克斯位移。然而，在带隙以下的强吸收（超过100 meV）指示具有大的态密度的激子特征。瞬态吸收测量证实了在连续波（CW）测量中观察到的趋势，3铅只有膜都显示出卷积的激子功能内的20毫电子伏的带隙作为一个贡献因素的光漂白，随着一个区域的高能量PIA。然而，Sn基膜的行为是显著不同的（正如在CW测量中一样），具有不寻常的低能量PIA和缺乏高能量PIA。大的低能量PIA归因于在CW透射/吸收测量中观察到的大子带隙吸收。值得注意的是，无论互换组分如何，金属卤化物钙钛矿中载流子的缓慢冷却显示出GammaLO、ELO和Eex的影响很小。因此，这里提出：虽然载流子的初始冷却归因于LO声子，但载流子的总体冷却由所有金属卤化物钙钛矿的固有低热导率主导，这限制了这些系统中声学声子的耗散。
2021-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity and Lattice Instability in Compressed Lithium from Fermi Surface Hot Spots
在任何元素金属中观察到的最高超导温度T $_c$（Li，T $_c$ ~ 20 K，压力P ~ 40 GPa）被证明是由临界（形式发散）电子-声子耦合到横向T $_1$声子分支沿Kohn异常面与费米面的交叉点产生的。声子谱和谱函数$α^2 F(ω)$的第一性原理线性响应计算揭示（谐波）不稳定性已经在25 GPa。我们的结果表明，fcc相是非谐稳定在25-38 GPa范围内。
2005-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Ultrafast Hot Carrier Dynamics in GaN and its Impact on the Efficiency Droop
GAN是照明技术的关键材料。然而，GAN发光器件中的核心载流子输运和超快动力学尚未完全理解。我们提出了第一性原理计算的载流子动力学在GAN中，专注于电子-声子（e-ph）散射和冷却和纳米级的热载流子的动力学。我们发现，e-ph散射是显着更快的空穴相比，电子，和热载流子与初始0.5 $-$ 1 eV的过剩能量，空穴需要一个显着更短的时间（$\sim$ 0.1 ps），以放松到带边相比，电子，这需要$\sim$ 1 ps。热载流子动力学中的不对称性被证明是源自于价带简并度，与电子相比空穴的较重有效质量，以及在价带和导带中耦合到不同声子模式的细节。我们发现，热电子的缓慢冷却和它们的弹道平均自由程（超过3 nm）是GAN发光二极管效率下降的一个可能原因。总之，我们的工作揭示了GAN中热载流子的超快动力学和效率下降的纳米级起源。
2017-07-24 cond-mat.mtrl-sci
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
Origin of phonon decoherence
本文在第一性原理多体框架内推导了相干声子动力学方程，明确了电子-声子与声子-声子相互作用对退相干的影响，并在锑和铋中验证了该理论，为光致结构动力学提供了预测性框架。
2025-02-03 cond-mat.mtrl-sci 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
Impact Excitation by Hot Carriers in Carbon Nanotubes
从理论上研究了碳纳米管中分子内热载流子诱导碰撞电离和激发过程的效率。电子限制和减少屏蔽导致大大增强的激发效率超过那些在散装材料。强激子耦合有利于中性激发电离，而影响机制填充一组不同的状态比光激发产生的。激发速率受光学声子激发的强烈影响，并得到了激发速率与场强和光学声子温度的简单标度。
2006-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Toward precise simulations of the coupled ultrafast dynamics of electrons and atomic vibrations in materials
超快光谱可以在短时间尺度上获得电子和原子核的动力学，从而揭示材料中的非平衡现象。然而，解释这些实验的精确计算的发展已经落后，因为广泛采用的模拟方案仅限于亚皮秒时间尺度或采用缺乏定量准确性的简化相互作用。在这里，我们展示了一种精确的方法来获得非平衡电子和原子振动（声子）的时间依赖的人口高达几十皮秒，与飞秒的时间分辨率。结合第一性原理电子-声子和声子-声子相互作用与并行数值方案的时间步长耦合电子和声子玻尔兹曼方程，我们的方法提供了前所未有的微观洞察激发材料中的散射机制。以石墨烯为例，我们演示了超快电子和声子动力学、瞬态光吸收、结构快照和扩散X射线散射的计算。我们的第一性原理方法为材料中超快动力学的定量原子模拟铺平了道路。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall 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
Ultrafast simultaneous manipulation of multiple ferroic orders through nonlinear phonon excitation
本研究通过非线性声子激发在BiFeO₃中实现铁电与反铁磁序的同时超快调控，揭示其耦合机制，为多铁性序调控及超短时间尺度动力学研究提供新途径。
2024-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Generation of Phonons with Angular Momentum During Ultrafast Demagnetization
Uppsala University（乌普萨拉大学）
通过Ehrenfest核动力学与TDDFT研究L1₀FePt超快消磁过程，发现原子旋转生成携带角动量的声子，揭示自旋-轨道耦合对超快自旋-声子相互作用的影响。
2025-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Ultrafast electron-phonon scattering in antiferromagnetic Dirac semimetals
该研究针对拓扑反铁磁狄拉克半金属超快自旋电子动力学认知不足的问题，从理论上研究其电子-声子散射的自旋相关动力学，发现可通过超短时间载流子动力学识别各向异性能带结构的特征。
2025-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
