Interfacial and Confined Optical Phonons in Wurtzite Nanocrystals
我们推导出的介电连续模型内的积分方程，定义界面和局限的极性光学声子模式的纳米晶体与纤锌矿晶体结构。从理论上证明，虽然锌纳米晶体中的受限极性光学声子的频率等于体晶体声子的频率，但纤锌矿纳米晶体中的受限极性光学声子具有不同于体晶体的频率的离散谱。计算得到的纤锌矿型ZnO纳米晶体中受限极性光学声子的频率与球形ZnO量子点的共振拉曼散射光谱的实验结果非常吻合。
2004-05-28 cond-mat.mes-hall
Modified valence force field approach for phonon dispersion: from zinc-blende bulk to nanowires
正确估计超尺度CMOS和热电半导体器件的热特性需要在这样的结构中进行精确的声子建模。本文详细介绍了用改进的价力场方法计算锌半导体中声子色散的方法。在引入适当的边界条件后，将模型从体材料扩展到纳米线材料。声子计算的计算需求随着导线横截面尺寸的增加而迅速增加。结果表明，纳米线的声子谱与体分散体有很大的不同。这表现在这些导线中不同的物理和热特性的形式上。我们相信，这种模型和方法将证明有利于在下一代超尺度半导体器件的晶格动力学的理解。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonance Raman mapping as an interface phonon probe in Si-SiO2 nanocomposites
Si-SiO2纳米复合材料中的中频范围（511 - 514 cm-1）的Si声子具有核1和表面/界面1 Si声子的贡献，其中，两者的贡献比例取决于Si晶粒的尺寸。此外，激光加热实验表明，芯声子的贡献增加，由于在尺寸的增加？波长相关的拉曼映射表明，由于共振拉曼散射，界面声子是可观察的。这可以很好地用吸收光谱证实。这种理解可以有效地用于操纵和表征Si-SiO2纳米复合材料，同时用于光伏器件应用。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Anharmonicity in Bulk $T_d$-MoTe$_2$
我们通过变温拉曼光谱研究了体材料$T_d$ -MoTe $_2$中光学声子模的非谐贡献。在100 ~ 200 K的温度范围内，我们发现所有的模都随温度线性红移，与Grüneisen模型一致。然而，在100 K以下，我们在某些模式中观察到非线性温度相关频移。我们证明，这种非谐行为是一致的光学声子衰减成多个声学声子。此外，最高频率的拉曼模式在$T\approx 250$ K附近显示出很大的强度和线宽变化，这与$T_d \to 1T^\prime$结构相变相关。这些结果表明，声子-声子相互作用可以占主导地位的非谐贡献在低温下散装$T_d$ -MoTe $_2$，实验制度，目前正在努力了解外尔半金属受到关注。
2016-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mesoscopic Phonon Transmission through a Nanowire-Bulk Contact
我们计算了频率依赖的介观声学声子传输概率通过突变结之间的半无限，一维圆柱形量子线和三维体绝缘体，使用微扰技术，是有效的在低频。系统采用弹性理论描述，所有自由表面均采用无摩擦边界条件。在低频极限下，传输概率随频率的平方而消失，传输由纵向通道主导，纵向通道在块状固体表面产生弹性辐射的非线性源。因此，在温度立方处，非电耦合到块状绝缘体的平衡导线之间的热导应随温度而消失。
2004-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon scattering from Green's function transport combined with Molecular Dynamics: Applications to mobility predictions
我们提出了一个概念上简单的方法来处理电子-声子散射和声子有限迁移率。通过结合基于格林函数的传输计算和分子动力学（MD），我们得到了一个依赖于温度的传输，我们评估的流动性。我们验证我们的方法通过比较不同的散装和一维系统的玻尔兹曼输运方程（BTE）获得的迁移率和电导率。对于体硅和金，我们成功地与实验值进行比较。我们讨论的局限性和优势的计算方法。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall
Three-dimensional phonon population anisotropy in silicon nanomembranes
纳米尺度单晶由于晶体的截断而具有修改的声子色散。表面的引入改变了声子相对于体的数量，并引入了由平移对称性破缺引起的各向异性。这样的修改存在于整个布里渊区，甚至在几个纳米的尺寸的结构，构成了一个挑战的振动特性的表征，并导致在预测纳米材料的热，光学和电子性能的不确定性。同步辐射X射线热漫散射研究发现，独立的Si纳米膜的厚度为21 nm大，表现出更高的散射强度比体硅每单位厚度。此外，由这些膜的有限厚度引起的各向异性与相应的面内方向相比沿着垂直于膜表面的倒空间方向产生特别强烈的散射。这些结果揭示了尺寸的基础上批量声子分散体的材料性能和器件特性的计算需要考虑的纳米尺寸的晶体。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall
Further improvement of lattice thermal conductivity from bulk crystalline to 1-D-chain polyethylene: A high-yet-finite thermal conductivity using first-principles calculation
我们使用基于第一性原理的非谐晶格动力学方法计算了块状结晶和单链聚乙烯（PE）的热导率（\k{appa}）。尽管其在非晶态下具有低的\k{appa}，但预测的块体晶体在室温下具有高的轴向\k{appa}（237 W/m-K）。测量的低得多的\k{appa}归因于合成的半结晶PE中纳米晶体的小尺寸（~10 nm）。对于1-D链，预测的\k{appa}大得多，但有限（1400 W/m-K在室温下）。减少链间范德华相互作用引起的散射相空间的减少解释了这种较大的\k{appa}。研究还发现，横向声子分支与二次色散作出微小的贡献，这是由于他们的消失在长波长极限的群速度。此外，低频弯曲和扭转声子模式是强耦合的，并主导非谐声子散射，导致有限的\k{appa}。预测的高\k{appa}的块状和链状PE晶体使聚合物在热管理中的使用和上述声子散射为其纳米设计提供指导。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall
Surface impedance and topologically protected interface modes in one-dimensional phononic crystals
本研究证明了具镜面对称性的一维声子晶体表面阻抗随频率单调演化，建立了更强的体边对应关系，可同时保证拓扑保护界面态的存在性与唯一性，并在非完美界面声子晶体中数值验证了该方法。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall
Spatially Mapping Phonon Drag in Ultrascaled 5-nm Silicon Nanowire Field-Effect Transistor Based on a Quantum Hydrodynamic Formalism
IMFT-CNRS, University of Toulouse（图卢兹大学）；International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）；University of Enna “Kore”, Department of Engineering and Architecture（恩纳科雷大学）；Department of Mathematics and Computer Science, University of Catania（卡塔尼亚大学）
该研究采用量子流体动力学方法空间映射5 nm全环绕栅极硅纳米线FET中的声子曳引，揭示电子-声子耦合自热机制，并发现高偏置下热导率降低近50%。
2025-10-21 cond-mat.mes-hall
Surface Optical and Bulk Acoustic Phonons in the Topological Insulator, Bi2Se2Te
利用超快泵浦-探测光谱研究了拓扑绝缘体材料Bi 2Se 2 Te薄膜的声子动力学。薄膜的时间分辨微分反射率表现出快、慢振荡。我们已经给出了一个仔细的分析，声子频率的变化作为薄膜厚度的函数归因于存在的常设声学模式。然而，没有发现光学声子模式的频率随薄膜厚度的变化。这表明光学声子本质上属于拓扑绝缘体的表面。声学声子可以通过改变薄膜厚度来调谐，这一事实在室温低功率自旋电子器件和拓扑量子计算中具有巨大的潜力。
2015-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The influence of phonon thermal conductivity on thermoelectric figure of merit of bulk nanostructured materials with tunneling contacts
被认为是一种复合材料，它由导电纳米粒子分离的隧穿电介质势垒。从理论上研究了介质基体的声子热导率对该复合材料热电优值的影响。的范围内的值和障碍参数，可以导致热电优值大于统一的估计。讨论了空间电荷和隧穿势垒电流-电压关系的非线性对隧穿势垒电流-电压关系的影响。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Identification by Inelastic X-Ray scattering of bulk alteration of solid dynamics due to Liquid Wetting
本研究利用非弹性X射线散射发现，室温下水润湿氧化铝单晶表面会导致横纵声学声子硬化及内应力弛豫，该效应可传播数百微米，从而揭示了液体润湿对固体体相声子动力学的深远影响。
2024-09-22 cond-mat.mes-hall
Photonic "hourglass" design beyond the standard bulk model of phonon decoherence
针对准一维光子“沙漏”单光子源，本文通过详细建模其固有振动模式，证明大Purcell增强可消除声子退相干影响并保持近单位不可区分性。
2025-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Large-scale mapping of moiré superlattices by Raman imaging of interlayer breathing mode and moiré phonons
莫尔超晶格可以在扭曲的范德华材料中诱导相关电子相。强关联的量子现象出现，如超导性和莫特绝缘态。然而，通过人工堆叠产生的莫尔超晶格可能非常不均匀，这阻碍了莫尔周期与新兴的电学和光学性质之间的明确相关性的发展。在这里，我们证明了在扭曲双层过渡金属二硫属化物，低频拉曼散射不仅可以用来检测原子的重建，但也映射出的莫尔晶格在大面积的不均匀性。该方法是建立在发现层间呼吸模式和莫尔声子都对莫尔周期非常敏感并提供特征指纹的基础上的。我们可视化微观域的有效扭转角分辨率为~0.1°。这种环境非侵入性方法可以方便地实施，以表征和预选样品的高质量区域，用于后续的器件制造，以及用于运输和光学实验。
2020-12-26 cond-mat.mes-hall
Electronic excitations and electron-phonon coupling in bulk graphite through Raman scattering in high magnetic fields
我们利用偏振磁拉曼散射研究了石墨中的纯电子激发和电子-声子耦合。在4.2 K的温度和磁场高达28 T，我们观察$K$点电子激发涉及朗道带与$Δ|n|=0$和$Δ|n|=\pm2$，可以通过控制激发激光和散射光的角动量来选择。磁声子效应涉及$E_{2g}$光学声子和$K$点间朗道带电子激发与$Δ|n|=\pm1$内的模型，考虑到充分的$k_z$色散揭示和分析。这些极化分辨的结果解释的Slonczewski-Weiss-McClure（SWM）模型，直接允许量化的电子-空穴不对称性的框架。
2011-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Acoustic Phonon Dispersion Engineering in Bulk Crystals via Incorporation of Dopant Atoms
报道了掺钕透明氧化铝晶体的布里渊-曼德尔谱研究结果. Nd原子的离子半径和原子质量与Al原子的离子半径和原子质量有明显的不同。我们的研究结果表明，即使是一个小浓度的Nd原子纳入氧化铝样品中产生的声学声子谱的深刻变化。在Nd浓度仅为~0.1%时，横向声学声子的速度降低~600 m/s。有趣的是，声子频率和速度随掺杂浓度的降低是非单调的。所获得的结果表明，修改的声学声子谱可以实现不仅通过纳米结构，但也通过掺杂热管理以及热电和光电子器件具有重要的意义。
2018-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Four-dimensional Vibrational Spectroscopy for Nanoscale Mapping of Phonon Dispersion in BN Nanotubes
直接测量单个纳米结构中的局部声子色散可以极大地促进我们对其电学、热学和力学性质的理解。然而，这样的实验测量需要极高的探测灵敏度和组合的空间，能量和动量分辨率，因此一直是难以捉摸的。在这里，我们开发了一种基于单色扫描透射电子显微镜（STEM）的四维电子能量损失谱（4D-EELS）技术，并提出了在单个氮化硼纳米管（BNNT）的位置依赖的声子色散测量。我们的测量结果表明，多壁BNNT晶体的非折叠声子色散与六方氮化硼（h-BN）晶体接近，表明层间耦合和弯曲的几何形状对声子色散没有实质性的影响。我们还发现，声学声子是非常敏感的动量相关的缺陷散射，而光学声子是不太敏感。这项工作不仅提供了有益的见解BNNT的振动特性，但也展示了发展的4D-EELS技术在纳米声子色散测量的巨大前景。
2020-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tutorial: Concepts and numerical techniques for modeling individual phonon transmission at interfaces
在纳米尺度下，两个晶格绝缘体之间的界面上的热传输可以通过体声子的传输来描述，并且取决于界面和体晶格的晶体结构。在本教程中，我们给出了一个基于布洛赫矩阵概念的原子格林函数（AGF）方法的扩展如何用于模拟单个声子模式的传输，并允许我们确定声子传输的波长和偏振依赖性。在这个框架内，我们可以明确地建立声子传输系数和色散之间的关系。详细的数值方法中使用的扩展AGF方法提供。为了说明如何扩展的AGF方法可以应用于产生洞察到单个声子传输，我们研究了（16，0）/（8，0）碳纳米管分子内结。这里提出的方法揭示了模式的贡献，固体之间的界面热输运。
2018-10-17 cond-mat.mes-hall
Exciton-phonon coupling in the UV absorption and emission spectra of bulk hexagonal boron nitride
我们提出了一个\textit{ab initio}方法来计算强激子效应下的声子辅助吸收和发射光谱。我们将该方法应用于具有间接带隙的块状六方氮化硼，并以其在UV范围内的强发光而闻名。我们首先分析了间接能隙波矢$\overline{q}$处的激子。这些激子与$\overline{q}$处的各种声子模式的耦合表示为原子的均方位移与光学响应函数相对于沿着声子本征矢量的原子位移的二阶导数的乘积。在与$\overline{q}$相当的超原胞中用有限差分格式数值计算了导数。我们使用细致平衡参数来获得发射和吸收过程之间的强度比。我们的结果解释了最近的发光实验，并揭示了激子-声子耦合通道负责的发射线。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermopower of a 2D electron gas in suspended AlGaAs/GaAs heterostructures
我们提出了高电子迁移率的二维电子气（2DEG）在一个薄的悬浮membranes.We表明，小尺寸的膜大大降低了热导率相比，散装材料，使它有可能建立一个强大的热梯度沿2DEG即使在几微米的距离。我们发现，零场热电势显着影响的微图案化。在相反的2DEG纳入散装材料中，热电势的扩散贡献保持占主导地位的温度为7 K，直到声子阻力变得强大，并支配运行的热电势。我们还发现，电子和声子之间的耦合在声子拖曳制度是由于屏蔽变形势，在相反的压电耦合体声子。
2011-11-05 cond-mat.mes-hall
Phonon Eigenspectrum-Based Formulation of the Atomistic Green's Function Method
虽然原子论格林函数（AGF）方法有可能计算光谱分辨的声子输运跨越接口，大多数以前的公式的AGF方法只提供总的声子传输函数，包括所有的声子分支或通道的贡献。在这项工作中，我们提出了一个制定的常规AGF技术的声子本征谱，提供了一个自然的总传输函数分解成各种声子模式的贡献。该方法涉及使用戴森和李普曼-施温格方程，以确定表面格林函数的声子本征谱的散装，并建立了直接连接之间的传输函数和散装声子谱的材料形成的接口。我们阐明我们制定的AGF技术，通过其应用程序的声子模式转换在硅锗界面与原子混合的微观图片。界面附近的原子的相互混合，以增加声子模式转换的相空间，并在中等水平的原子混合，以提高热界面电导。基于本征谱的AGF（EAGF）方法应是有用的声子散射的微观机制的确定和识别的特定模式，占主导地位的热输运通过界面。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall
Experimental investigation of the optical spin selection rules in bulk Si and Ge/Si quantum dots
研究了体硅和Ge/Si量子点中复合载流子的光致发光圆偏振与磁场诱导自旋极化之间的关系。首先，我们定量比较实验结果的光子圆偏振度的声子辅助的辐射跃迁在本征和掺杂体硅与计算，我们适应最近预测的自旋相关的声子辅助的跃迁概率在Si。我们的实验和计算的良好协议定量验证了这些自旋相关的跃迁几率，并将其有效性扩展到弱磁场。这样的磁场可以诱导高达3%/T的发光偏振。然后，我们研究了Ge/Si量子点以及简并掺杂Si中的无声子跃迁。我们的实验系统地表明，从声子跃迁所产生的发光的圆偏振度的符号是相反的一个与Si中的声子辅助跃迁和直接带隙半导体中的声子跃迁。这一观察结果意味着不同的自旋依赖的选择规则的声子跃迁，这似乎是有关的电子波函数的限制字符。
2014-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inducing Strong Non-Linearities in a Phonon Trapping Quartz Bulk Acoustic Wave Resonator Coupled to a Superconducting Quantum Interference Device
石英体声波谐振器被设计成以这样的方式相干地捕获声子，即声子被很好地限制并且不受悬浮损耗的影响，因此它们在低温下表现出极高的声学$Q$因子，具有$10^{18}$ Hz级的$Q\times f$产物。在这项工作中，我们这样的谐振器耦合到SQUID放大器，并调查在强信号制度的影响。并联和串联拓扑结构的系统进行了研究。研究表明，约瑟夫森结的非线性特性与非杜芬效应密切相关。非线性提供了在入射功率和频率上的频谱的准周期结构。结果给出了一个洞察未来的低温石英振荡器在强信号制度的开环行为。
2018-04-05 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Correlation of size and oxygen bonding at the interface of Si nanocrystal in Si-SiO2 nanocomposite: A Raman mapping study
Si-SiO2多层纳米复合材料（NCp）薄膜，使用不同的Si沉积时间的脉冲激光沉积生长的影响，使用拉曼光谱/映射研究的Si声子频率的变化观察到这些NCp。在所有研究的样品中，在拉曼映射数据（图1A）中观察到的低频（LF）声子（~ 495 - 510 cm-1）和高频（HF）声子（~ 515 - 519 cm-1）分别来自Si纳米晶体的表面（Si-SiO2界面）和核。这种理解的一致的图片开发使用拉曼光谱监测的激光加热/退火和冷却（LHC）实验在所需的频率的位置选择的帮助下的拉曼映射，这带来了明确的区别核心和表面（界面）声子的Si纳米晶体。为了进一步支持LF是表面（界面）声子的观点，我们对Si 41团簇进行了Raman光谱计算，结果表明，在512 cm-1处有较强的Si声子频率，对应于表面Si原子。这可以被认为类似于在Si-SiO2界面（扩展）处起源的495 - 510 cm-1范围内观察到的声子频率。这些结果与XPS数据一起表明，界面的性质（氧键合）反过来取决于纳米晶体的尺寸，因此LF声子起源于较小的Si纳米晶体的表面。开发的理解可以扩展到解释在文献中报道的Si-SiO2纳米复合材料中观察到的Si声子频率的大的变化，特别是较低的频率。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon and Raman scattering of two-dimensional transition metal dichalcogenides from monolayer, multilayer to bulk material
二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）纳米片具有显著的电学和光学性质。具有代表性的MoS $_2$、WS $_2$、WSe $_2$和MoSe $_2$ TMD的2D特征、相当大的带隙以及在合成、表征和器件制造方面的最新进展使得TMD在纳米电子学和光电子学中非常有吸引力。与石墨和石墨烯类似，2D TMD中每层内的原子通过共价键连接在一起，而范德华相互作用将层保持在一起。这使得2D TMD的物理和化学性质依赖于层。在这篇综述中，我们讨论了单层，多层和体TMD的基本晶格振动，包括高频光学声子，层间剪切和层呼吸声子，拉曼选择规则，声子的层数演化，多重声子副本，以及在布里渊区边缘的声子。拉曼光谱的广泛的能力，在调查的TMD的属性进行了讨论，如层间耦合，自旋轨道分裂，和外部扰动。层间振动模式用于快速和无衬底表征多层TMD的层数和探测TMD异质结构中的界面耦合。拉曼光谱在研究TMD纳米片方面的成功为其他二维晶体和相关范德华异质结构的实验铺平了道路。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial bulk acoustic wave resonators as highly coherent multi-phonon sources for quantum acoustodynamics
固态量子声动力学（QAD）系统通过将声学声子源与超导或自旋量子比特耦合，为量子信息存储和处理提供了紧凑的平台。多模复合高泛音体声波谐振器（HBAR）是一种非常适合于QAD的声子源。然而，从缺陷，晶界，和界面/表面粗糙度的复合换能器中的散射严重限制了声子弛豫时间的沉积设备。在这里，我们生长的外延HBAR，由金属氮化铌底部电极和压电GAN膜上的SiC衬底。声阻抗匹配epi-HBAR从换能器到声子腔的功率注入效率> 99%。光滑的界面和低缺陷密度减少了声子损耗，产生的fxQ产物和声子寿命分别高达1.36 x 10^17 Hz和500微秒。GAN/NbN/SiC epi-HBAR是一种电致动的多模声子源，可以直接与基于NbN的超导量子比特或基于SiC的自旋量子比特连接。
2020-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phonon hydrodynamics in bulk insulators and semi-metals
本文回顾了支持Gurzhi关于声子流体动力学观点的近期实验证据，聚焦于无移动电子的体晶体中的稳态热输运，并探讨其与声子杂化和热霍尔效应的联系。
2024-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Atomic-Scale Probing of Heterointerface Phonon Bridges in Nitride Semiconductor
在异质界面处由几个原子层产生的界面声子模式在纳米级高功率器件如氮化物基高电子迁移率晶体管和发光二极管的界面热导中起着重要作用。在这里，我们测量局域声子谱在AlN/Si和AlN/Al界面使用原子分辨振动电子能量损失谱在扫描透射电子显微镜。在AlN/Si界面处，我们观察到了各种局域声子模，其中扩展模和界面模作为连接体AlN模和体Si模的桥梁，并有望促进非弹性声子输运，从而对界面热导有很大贡献.相比之下，没有观察到这样的声子桥在AlN/Al界面，其中部分扩展模式占主导地位的界面热导率。这项工作为理解氮化物半导体中的界面热输运提供了有价值的见解，并为通过界面工程进行热管理提供了有用的指导。
2021-08-28 cond-mat.mes-hall
Theory of phonon-induced spin relaxation in a structured phononic reservoir
Institute of Theoretical Physics, Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学理论物理研究所）
研究结构化声子库中电子自旋弛豫，结合量子系统理论与有限元模拟，以量子点为例，发现其自旋弛豫比体材料复杂，弛豫率有高有低，边界处有奇点，发展幂律标度与非马尔可夫描述，揭示极化子修饰。
2026-10-09 cond-mat.mes-hall
Theoretical investigation of direct and phonon-assisted tunneling currents in InAlGaAs-InGaAs bulk and quantum well interband tunnel junctions for multi-junction solar cells
直接和声子辅助的隧道电流在InAlGaAs-InGaAs体和双量子阱带间隧道异质结严格模拟使用非平衡格林函数形式主义的相干和耗散量子输运结合一个简单的两个带紧束缚模型的电子结构。一个现实的能带轮廓和相关的内置静电场通过自洽耦合的传输形式主义泊松方程。该模型再现实验观察到的器件的电流-电压特性的功能，如出现在负微分电阻制度由于发射极状态的量化的结构。局域态密度图和电流谱揭示了准束缚态、电场和电子-声子散射对带间隧道电流的影响。以这种方式，在负微分电阻机制中通过双量子阱结构的电流中出现的谐振可以与耦合量子阱中的子带的对准有关。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of dimensional crossover on phonon transport in van der Waals materials: a case study of graphite and graphene
使用第一性原理建模，我们研究了当从3D到2D或反之亦然时，通过逐渐拉开石墨中的原子层以形成石墨烯，声子输运如何在分层/范德华材料中演变。重点放在确定影响导热性的功能，可能与其他分层材料共享。石墨的热导率$κ$被发现低于石墨烯的热导率，这主要是由于范德华耦合驱动的声子色散的变化。具体地，随着原子层更靠近在一起，石墨烯中的声学弯曲声子在石墨中形成低能量光学弯曲声子，其具有较低的面内速度、态密度和声子占据，从而减少$κ$。当从2D转换到3D时，可以预期在其他范德华材料中会出现类似的色散变化和对热导率的影响。我们的研究结果还表明，在石墨烯中的选择规则，减少声子-声子散射，并有助于其大的$κ$，有效地举行作为原子层聚集在一起，形成石墨。虽然选择规则并不严格适用于石墨，但在实践中，部分由于弱层间耦合，显示出类似的散射行为。这表明，体3D形式的范德华材料可能具有比其他非层状体材料更低的声子-声子散射率。
2020-07-01 cond-mat.mes-hall
Degenerate topological line surface phonons in quasi-1D double helix crystal SnIP
晶体体能带结构中的简并点/线已经成为越来越多的拓扑材料的主要特征。体-边界对应提供了体拓扑和表面状态之间的关系。虽然线简并体激发已被广泛的特点，线简并的表面状态没有得到很好的理解。我们发现，SnIP，一个准一维的范德瓦尔斯材料与双螺旋晶体结构，表现出拓扑节环/线的体声子模式和相应的表面状态。结合第一性原理计算、基于量子化学的指示剂理论和Zak相位分析，我们发现两个相邻的体节环在其鼓面状表面态中形成双简并线，这些线受到时间反演和滑移镜对称性$\mathcal{T}\bar{M}_y$的保护.我们的研究结果表明，表面简并可以一般保护对称性，如$\mathcal{T}\bar{M}_y$，声子提供了一个理想的平台，探索这种简并。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Modulation of probe signal in coherent phonon detection revisited: Analytical and first-principles computational analyses
以金刚石为例，从理论上研究了在有和没有光谱分辨的情况下，泵浦探测法测量相干声子时探测信号的调制。基于含时密度泛函理论的分析研究和第一性原理计算被用来阐明探测信号的调制机制。系统地研究了边界效应和体效应，着重研究了相干声子的调制与原子运动之间的相位关系。边界效应的调制与相干声子振幅同相，而体效应的调制与相干声子振幅有$π/2$相位差。在体效应的调制中出现了很强的频率依赖性，而在边界效应的调制中没有频率依赖性。第一性原理计算支持分析结果的可靠性。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Raman scattering signatures of the strong spin-phonon coupling in the bulk magnetic van der Waals material CrSBr
从基本观点和应用前景来看，可以减薄到二维（2D）单层极限的层状磁性材料中的磁激发具有很高的兴趣。拉曼散射在探索磁性层状材料的性质方面发挥了至关重要的作用，尽管它本质上是晶格振动的探针，但它可以通过自旋-声子相互作用或通过观察磁振子激发来反映固体中的磁性有序。在块状CrSBr，一个层状A型反铁磁体（AF），我们表明，磁有序可以直接观察到的拉曼散射响应的温度依赖性i）通过散射强度的变化，ii）通过激活新的声子线反映对称性的变化与额外的磁性周期的外观，和iii）通过观察，低于二级拉曼散射过程的尼尔温度（TN）。我们还表明，在CrSBr中遇到的三种不同的磁相，包括最近确定的低温相，具有特定的拉曼散射特征。这项工作表明，磁有序可以直接观察到在体CrSBr与面内磁化的拉曼散射响应，它可以提供一个独特的洞察磁性层状材料中遇到的磁相。
2022-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of graphene flakes: Comparison with bulk graphite
在Klemens近似的框架下，提出了一个简单的石墨烯晶格热导率模型。通过对第一性原理得到的声子模进行平均，分别引入了纵、横声子支的Gruneisen参数。计算结果表明，石墨烯的Umklapp极限热导率随着石墨烯片线性尺寸的增大而增大，当石墨烯片尺寸为几微米量级时，其热导率可超过块状石墨的基面热导率。所得结果与实验数据一致，反映了石墨烯中声子输运的二维性质。
2009-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic resolution mapping of localized phonon modes at grain boundaries
本研究利用单色电子能量损失谱在原子尺度上映射硅晶界处的局域声子模式，发现五元环和七元环处强度降低，证实晶界可作为声子波导。
2023-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Intrinsic Electron-Phonon Resistivity in Bi2Se3 in the Topological Regime
我们测量的温度依赖性的载流子密度和电阻率的拓扑表面状态的薄剥离的Bi 2 Se 3在体导电的情况下。当门调谐化学势接近或低于狄拉克点时，载流子密度强烈地依赖于温度，反映来自附近的体价带的热激活，而在狄拉克点以上，观察到单极n型表面传导，体载流子的热激活可以忽略不计。在这种情况下，线性电阻率与温度的关系反映了固有的电声声子散射。与包括声子和无序效应的理论输运计算进行定量比较，得到变形势与费米速度之比D/ \hbarvF = 4.7 <$-1。Bi 2Se 3表面态的这种强声子散射给出了室温下电导率和载流子迁移率的固有极限，约为550 μS/表面和约10，000 cm 2/Vs。
2012-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A material-agnostic platform to probe spin-phonon interactions using high-overtone bulk acoustic wave resonators
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Neel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内尔研究所）
本文提出了一种在毫开尔文温度和吉赫兹频率下探测自旋-声子耦合的平台，通过集成任意晶体的压电转移薄膜铌酸锂转换器，利用高阶体声波谐振器（HBARs）实现对自旋-声子相互作用的异质材料研究，展示了在钙钨酸盐和钇硅酸盐中实现高达0.5的协同效应。
2026-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
Anomalous behavior of the $E_u^1$ infrared-active phonon mode in a Bi$_{2-x}$Sr$_x$Se$_3$ crystal
研究了拓扑绝缘体Bi $_{2-x}$ Sr $_x$ Se $_3$的$E_u^1$声子线随温度的光谱演化.与拉曼激活声子不同，$E_u^1$模式在冷却晶体时表现出软化，并且相应的谱线在温度$T\lesssim100$ K下获得明显的Fano状形状。我们解释后一种效果作为一个签名的具体耦合的散装红外活性声子表面狄拉克电子。使用相干共振激发的$E_u^1$模式作为表面敏感的工具，我们已经检测到的体$E_u^1$声子模式的表面对应物锶掺杂后的软化。该观察结果可以是Bi $_{2-x}$ Sr $_x$ Se $_3$晶体表面处增强的电子-声子相互作用的证据。
2022-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the Microscopic Mechanism of Displacive Excitation of Coherent Phonons in a Bulk Rashba Semiconductor
本文利用时间分辨泵浦-探测光谱学在Rashba半导体BiTeI中研究相干声子位移机制，发现晶格模式主要由有效电子温度升高驱动，且在带内激发区间不受载流子密度增加带来的额外散射耗散影响。
2024-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Magneto-Raman effect in van der Waals layered two-dimensional CrSBr antiferromagnet
本研究针对二维范德华反铁磁体CrSBr的自旋-声子耦合问题，结合磁拉曼光谱实验与从头算模拟，发现低温下1-6层样品会出现新声子峰，且单层自旋相关相互作用强于块体，明确了该体系的最优自旋取向。
2025-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional universal conductance fluctuations and the electron-phonon interaction of topological surface states in Bi2Te2Se nanoribbons
普适电导涨落（UCF）是介观电子干涉的重要表现形式之一，但在拓扑绝缘体（TI）的二维表面态中尚未得到证实。即使通过改善TI晶体的质量来精细地抑制体电导，体电导的波动仍然保持竞争性并且难以与表面载流子的期望UCF分离。在这里，我们报告的实验证据的二维表面态的UCF在体绝缘Bi 2 Te 2Se纳米带。实现了B \perp单依赖的UCF，并研究了其温度依赖性。弱反定域作用进一步揭示了表面输运。这种拓扑表面态的残存UCF是由于三元晶体中体载流子有限的退相长度造成的。电子-声子相互作用被解决作为一个次要来源的表面态退相的基础上的温度依赖的标度行为。
2012-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Atomistic S-matrix method for numerical simulation of phonon reflection, transmission and boundary scattering
界面对声子散射的控制对于复合材料和半导体纳米结构中热传导的控制至关重要。然而，限制我们理解弹性声子散射的因素之一是缺乏一种计算有效的方法来描述这种现象的方式，占原子结构的界面和确切的体声子色散。建立在原子格林函数（AGF）技术的弹道声子输运，我们制定了一个原子S-矩阵方法，将体声子模式的散射通道，并可以确定数值精确的散射振幅为个人的两个声子过程，使声子的透射和反射谱以及声子散射镜面反射的方向依赖性的高度详细的分析。在我们的公式中给出了单个声子反射、吸收和透射系数的显式公式。这种基于AGF的S矩阵方法通过以下研究来说明：（1）在两个同位素不同但结构相同的碳纳米管之间的结处的声子散射，以及（2）在石墨烯中的锯齿形和扶手椅边缘处的声子边界散射。特别是，我们揭示了边缘手性声子散射镜面反射的作用，并解释了为什么镜面反射减少理想扶手椅边缘。该方法的应用为研究声子散射与界面原子结构之间的关系提供了新的思路。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonons in a Nanoparticle Mechanically Coupled to a Substrate
孤立的纳米级固体的振动模式的离散性质显着修改其低能量电子和声子动力学从大块晶体。然而，纳米晶体通常耦合-即使只有微弱的-到由其他纳米晶体，支持矩阵，或固体衬底组成的环境，这种环境相互作用将修改在低频的振动特性。在本文中，我们研究了绝缘球形纳米粒子的振动模式的修改所造成的弱{ \it机械}耦合到一个半无限衬底。体衬底的声子充当谐振子的浴，并且与该储层的耦合移动并加宽纳米颗粒的模式。通过求解声子传播子的Dyson方程得到了纳米粒子的振动态密度，我们发现环境相互作用在低频下尤其重要。作为一个探针的修改的声子谱，我们考虑非辐射能量弛豫的本地化的电子杂质态的纳米粒子，与实验的良好协议。
2002-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical lattice thermal conductivity, Shastry sum rule and second sound in bulk semiconductor crystals
本文讨论了立方半导体块体晶体动态晶格热导率k（W）的基本性质。计算方法是基于求解Boltzmann-Peierls声子输运方程在频域激发后的动态温度梯度，在单弛豫时间近似的框架内，使用修改的Debye-Callaway模型。我们的模型使我们能够获得一个紧凑的表达式k（W），捕获的主要行为的动态热传导的声子。这个表达式满足因果关系的要求，并导致卷积型之间的关系的热流密度，电流和温度梯度在真实的时空域与Gurtin-Pipkin理论。通过改变环境温度以及不同的内、外参数，包括嵌入半导体纳米颗粒作为外声子散射中心的影响，研究了k（W）的动力学行为。本文还探讨了Shastry求和规则的适用性以及在玻尔兹曼理论框架下二次声存在和传播的可能性。
2013-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted carrier cooling in h-BN/graphene van der Waals heterostructures
作为超薄导体-绝缘体结应用于光电子器件中，需要详细研究h-BN和石墨烯究竟如何杂化。在这里，我们提出了一个全面的从头算研究的热载流子动力学的电子-声子散射在h-BN/石墨烯界面，使用石墨（散装），单层和双层石墨烯作为基准材料。与单层石墨烯相反，所有多层结构都具有促进载流子热化的低能光学声子模式。我们发现，h-BN/石墨烯界面代表了一个例外，低能光学声子和电子之间的耦合相对较弱。因此，从石墨烯已知的热化瓶颈效应在与h-BN的杂交中幸存下来，但在考虑的所有其他双层和多层情况下大大减少。此外，我们还表明，与石墨相比，双层石墨烯中的量子限制对热化时间没有显着影响，因此双层石墨烯可以作为体相对应物的极小模型。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Resolution Faraday Rotation and Electron-Phonon Coupling in Surface States of the Bulk-Insulating Topological Insulator Cu$_{0.02}$Bi$_2$Se$_3$
利用时域太赫兹磁谱研究了拓扑绝缘体Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$和Bi $_2$ Se $_3$薄膜的低频光学响应。与场和频率的依赖性，这样的实验提供了足够的信息来测量多个导电沟道的迁移率和载流子密度同时。我们观察到尖锐的回旋共振（CR）在这两种材料。掺入Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$中的少量Cu诱导了仅具有\textit{single}型导电的真正的体绝缘体，其具有总片载流子密度$\sim4.9\times10^{12}/$ cm $^{2}$和高达4000 cm $^{2}/$ V $\cdot$ s的迁移率。这是一致的传导从两个几乎相同的拓扑表面状态（TSS）的顶部和底部的膜与化学势$\sim$ 145毫电子伏以上的狄拉克点和散装的差距。CR在高场时变宽，我们将这种效应归因于电子-声子相互作用。这种分配是支持一个扩展的德鲁德模型分析的零场德鲁德电导。相比之下，在正常的Bi $_2$硒$_3$薄膜中观察到两个导电通道，我们开发了一种自洽的分析方法来区分占主导地位的TSS和共存的琐碎的体/2DEG状态。我们在Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$上的高分辨率法拉第旋转光谱为在实验可实现的条件下观察量子化法拉第旋转铺平了道路，以将化学势推到最低的朗道能级。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unified description of the optical phonon modes in $N$-layer MoTe$_2$
$N$ -层过渡金属二硫属化物提供了一个独特的平台，以调查之间的散装（三维）和单层（准二维）限制的物理性质的演变。在这里，使用高分辨率的显微拉曼光谱，我们报告了一个统一的实验描述的$N$层$2H$ -钼二碲化物（MoTe $_2$）中的$Γ$点光学声子。我们观察到一系列的$N$依赖的低频层间剪切和呼吸模式（以下$40~\rm cm^{-1}$，表示LSM和LBM）和定义良好的Davydov分裂的中频模式（在范围$100-200~\rm cm^{-1}$，表示iX和OX），这只涉及硫族元素原子的位移。相反，高频模式（在$200-300~\rm cm^{-1}$范围内，表示为iMX和oMX），由金属和硫族元素原子的位移引起，表现出大大减少的分裂。与面内和面外位移相关的声子模的流形由力常数模型定量描述，包括第二近邻的相互作用和表面效应作为拟合参数。在$N$层晶体中观察到的iX和oX模式的分裂分别与$E_{2u}/E_{1g}$和$B_{1u}/A_{1g}$模式之间的相应体Davydov分裂直接相关，并提供了体无声$E_{2u}$和$B_{1u}$光学声子模式的频率测量.我们的分析可以很容易地推广到其他层状晶体。
2015-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of boundary induced chiral anomaly bulk states and their transport properties
边缘模式的鲁棒传输可能是拓扑材料最有用的性质。边模的存在性由体-边对应保证，即拓扑边模的个数由体拓扑不变量决定。为了在边缘上获得鲁棒的输运，我们需要对许多体原子进行体积改变，以控制低维中少数边缘原子的性质。我们建议在这里，我们可以做相反的，在某些情况下：边缘的属性可以保证手征输运现象，在一些散装模式，实现的现象，基本上是相同的拓扑谷霍尔系统中观察到的。具体来说，我们表明，拓扑平凡的二维六边形声子晶体板（波导）的硬壁边界的边界保证了体模的存在与手征异常内的赝隙。我们实验观察到强大的谷选择运输，完整的谷态转换，和谷聚焦的手性异常体态（CABS）在这样的声子晶体波导。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
