Crossover between electron-phonon and boundary resistance limited thermal relaxation in copper films
在亚开尔文温度下，我们观察到铜膜中从电子-声子耦合有限能量弛豫到由边界热阻控制的弛豫的交叉。我们的测量产生的热流的定量图片，在温度依赖性和幅度方面，在EP和PP限制制度，分别。我们表明，通过添加第三层之间的铜膜和基板，热边界电阻增加了四倍，与假设的串联连接的热阻。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Resistivity scaling and electron relaxation times in metallic nanowires
我们研究了纳米尺寸金属线由于表面粗糙度和晶界的电阻率缩放，目前的主要原因，在纳米尺度的互连电子散射。电阻率已得到与玻尔兹曼输运方程，采用弛豫时间近似（RTA）的分布函数和导电电子的有效质量近似。弛豫时间的精确计算，使用费米的黄金法则，导致在一个正确的弛豫时间为每个子带状态有助于运输。一般来说，弛豫时间强烈依赖于子带状态，这在以前的工作方法中仍然不清楚。电阻率缩放得到不同的粗糙度和晶界属性，显示出很大的差异，缩放行为和弛豫时间。我们的模型清楚地表明，电阻率主要由晶界散射，很容易超过表面粗糙度的贡献的10倍。
2015-06-09 cond-mat.mes-hall
Metallic Behavior of Cyclotron Relaxation Time in Two-Dimensional Systems
本文研究了高迁移率Si/SiGe量子阱中二维电子在低温下的回旋共振现象，该量子阱的直流电阻率$ρ$具有金属温度依赖性.弛豫时间$τ_{\rm CR}$表现出负的温度依赖性，这与从$ρ$获得的输运散射时间$τ_t$的温度依赖性相似。在0.4 K下的比率$τ_{\rm CR}/τ_t$随着电子密度$N_s$减小而增加，并且当$N_s$接近金属-绝缘体转变的临界密度时超过1。
2011-05-24 cond-mat.mes-hall
Direct measurement of the electron energy relaxation dynamics in metallic wires
我们提出了测量的动态响应的热噪声在导体中的交流激励在低温下。从这个响应函数的频率依赖性-噪声热阻抗-在1 kHz-1 GHz的范围内，我们得到直接测定的非弹性弛豫时间相关的金属导线在低温下：电子-声子散射时间和电子沿导线的扩散时间。将这些结果与电阻率的结果相结合，提供了由薄膜制成的样品的热容的测量。该技术的简单性和可靠性使其在其他系统中的未来应用非常有前途。
2016-06-14 cond-mat.mes-hall
Relaxation in quantum dots due to evanescent-wave Johnson noise from a metallic backgate
本文研究了横向耦合双量子点（单量子点）中电荷（自旋）量子比特在倏逝波约翰逊噪声（EWJN）作用下的退相干。在金属栅极附近的高密度的倏逝模导致能量弛豫和被捕获在量子点中的电子的相位相干性损失。我们推导出的电荷和自旋量子位在各种点的几何形状的能量弛豫率的表达式，和EWJN被证明是一个主要的来源，在低磁场自旋量子位的退相干。这一领域的先前研究将电荷或自旋量子比特近似为点偶极。以这种方式忽略量子点的有限尺寸会导致当量子位接近金属时弛豫速率的虚假发散。我们的方法超越了偶极近似，并通过考虑量子点的有限尺寸来补救这种非物理的分歧。此外，我们推导出EWJN的增强发生在薄金属膜外，相对于周围的导电半空间的字段。
2013-01-24 cond-mat.mes-hall
Measurement of High Density Electrons Above a Helium Film on an Amorphous Metal Substrate
我们已经测量了二维电子系统绑定到薄氦膜支持的金属基板。我们报告我们通过开尔文探针技术获得的电子密度测量。底层金属衬底是非晶金属合金（TaWSi），由于其低表面粗糙度和均匀功函数，其可以支持大的均匀密度。我们发现，这种基板是能够支持足够高的密度，电子预计是费米简并。
2022-07-12 cond-mat.mes-hall
Real-time milli-Kelvin thermometry in a semiconductor qubit architecture
本研究针对硅纳米线量子点器件，提出两种基于射频反射测量的微秒级时间分辨测温方案，可探测局域电子与声子温度，能追踪热动力学过程，为研究极低温半导体量子器件非平衡热特性及自旋量子比特加热效应提供新手段。
2024-06-20 cond-mat.mes-hall
Comparison of energy and phase relaxation in metallic wires
我们已经测量了相位相干时间，$τ_ϕ,$在长，窄线的金，银，铜，在40 mK-6 K的温度范围。在Cu和Au线中，$τ_ϕ$在低温下饱和。在Ag丝中，$τ_ϕ$继续增加到测量的最低温度;此外，其温度依赖性低于约1 K与Altshirt，Aronov和Khmelnitskii在1982年发表的理论预测是一致的。这些结果质疑最近的断言，$τ_ϕ$的饱和在低温下是一种普遍现象，在金属丝。我们比较这些结果与最近的实验在类似的金属丝的能量弛豫。这两个实验的结果是强相关的，表明一个单一的（未知的）机制是在一些样品中观察到的增强相和能量弛豫的原因。
1999-12-08 cond-mat.mes-hall
Thermal relaxation in titanium nanowires: signatures of inelastic electron-boundary scattering in heat transfer
我们已经采用噪声测温的调查的电子和衬底之间的热弛豫纳米线图案从40 nm厚的钛膜上覆盖的原生氧化物的硅晶片的顶部。通过在稀释制冷机的基础温度下通过焦耳加热来控制电子温度$T_e$，我们探测了在温度$T_e= 0.5 - 3$开尔文下的电子-声子耦合和热边界电阻。使用一个规则的$T^5$依赖的电子-声子耦合的清洁金属和$T^4$依赖的界面热流，我们推导出一个小的贡献，从钛电子的直接能量转移到基板声子由于非弹性电子边界散射。
2017-08-27 cond-mat.mes-hall
Extremely weak sub-kelvin electron-phonon coupling in InAs On Insulator
提出一种名为 InAsOI 的混合超导体-半导体平台，其电子-声子耦合常数比典型金属结构小达两个数量级，是亚开尔文温度下量热器件的理想候选者。
2024-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Influence of Phonon dimensionality on Electron Energy Relaxation
我们实验研究了声子维数的作用，电子-声子（e-p）相互作用的薄铜线蒸发悬浮氮化硅膜或散装基板上，在亚开尔文温度。利用灵敏的常规金属-绝缘体-超导体（NIS）隧道结温度计测量了电子向声子发射的功率。使用30 nm至750 nm范围内的膜厚度来清楚地看到二维（2D）声子系统效应的开始。我们观察到的第一次，一个二维声子谱清楚地改变的温度依赖性和强度的电子-p散射速率，与相互作用变得更强，在最低温度低于$\sim$ 0.5 K的30 nm膜。
2007-08-20 cond-mat.mes-hall
Electron energy relaxation by phonons in the Kondo condensate
我们用普通的金属-绝缘体-超导体隧道结作为亚开尔文温度下的温度计，研究了掺锰铝薄膜中电子-声子（e-p）相互作用随锰浓度的变化。Al中的Mn是一种Kondo杂质，具有极高的Kondo温度$T_K \sim$ 500 K，因此我们的结果探测了完全自旋补偿的幺正极限中的e-p耦合。e-p相互作用的温度依赖性与无序金属的现有理论是一致的，但是包括近藤效应的完整理论还没有被制定出来。相互作用的强度随着锰浓度的增加而降低，提供了一种提高检测器灵敏度和固态冷却器效率的方法。
2006-04-21 cond-mat.mes-hall
Current-induced non-adiabatic spin torques and domain wall motion with spin relaxation in a ferromagnetic metallic wire
在s-d模型的描述，我们推导出电流驱动的自旋力矩的铁磁体，明确考虑到自旋放松Caldeira-Leggett浴耦合到s-电子。我们推导出的s-电子自旋动力学的布洛赫-Redfield运动方程，并制定一个系统的梯度展开，以获得非绝热（高阶）的修正众所周知的绝热（一阶）自旋力矩。我们提供了简单的二阶自旋力矩的解析表达式。该理论适用于电流驱动的畴壁运动。二阶贡献意味着一个横向的尾到尾畴壁的变形。壁心仍然以恒定的速度移动，现在以非平凡的方式依赖于自旋极化电流。
2007-12-10 cond-mat.mes-hall
Breakdown of the Korringa Law of Nuclear Spin Relaxation in Metallic GaAs
我们提出了一种新的泵浦探测技术在全电，横向自旋阀器件的GaAs外延层的核自旋弛豫测量。测量的T1时间与T > 1 K的NMR数据非常吻合。然而，核自旋弛豫速率明显偏离了金属样品中预期的良好建立的Korringa定律，并且在0.1 K < T < 10 K时遵循1/T1 ~ T^0.6的亚线性温度依赖性。此外，我们研究核自旋不均匀性。
2012-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Microscopic theory of Gilbert damping in metallic ferromagnets
我们提出了一个微观理论的磁化弛豫在纳米尺度的金属铁磁体的动态自旋响应矩阵的基础上存在的自旋轨道耦合。我们的方法允许计算的自旋激发阻尼率，即使是完美的结晶系统，现有的微观方法失败。我们表明，弛豫特性是不完全由横向磁化率单独确定，阻尼率具有不可忽略的频率依赖性在实验相关的情况下。我们的结果表明，标准的Landau-Lifshitz-Gilbert现象并不总是适合描述存在强自旋轨道耦合的金属纳米结构的自旋动力学。
2015-02-06 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic theory of spin relaxation and ferromagnetic resonance in multilayered metallic films
本文从修正的Landau-Lifshitz微磁动力学方程出发，将阻尼力矩看作是旋进磁化矢量与引入的内、外磁各向异性应力张量之间的耦合作用，研究了叠层微电子器件中金属薄膜的自旋弛豫。特别注意的是给出的指数弛豫时间和铁磁共振线宽的解析形式推导出的磁化能量损失方程和伽柏不确定性之间的关系在谐振形线的半峰全宽和共振激发寿命。发展理论的潜力进行了简要讨论，在最近的测量的背景下。
2012-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nuclear spin relaxation in n-GaAs: from insulating to metallic regime
研究了不同电子密度的n-GaAs厚层和微腔样品中的核自旋弛豫。我们发现，无论是在金属样品中，电子是自由和移动，在绝缘样品中，电子是本地化，核自旋弛豫强烈增强在低磁场。这种效应的起源可能在于原子核和波动的电子电荷之间的四极相互作用，已经提出在绝缘样品中的低磁场下驱动核自旋动力学。这些磁场的特征值是由体样品中的原子核之间的偶极-偶极相互作用给出的，并且在微腔中被极大地增强，这大概是由于微米和纳米结构固有的额外应变。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Universal bottleneck for thermal relaxation in disordered metallic films
本文研究了强电子-声子耦合下电流偏置金属薄膜的热弛豫。在垂直于薄膜的方向上的热梯度的预测，与温度相关的热传导确定的空间温度分布。在强声子散射的情况下，热传导主要通过电子系统发生，并且轮廓是抛物线。这种制度导致的噪声温度作为电压偏置的函数的线性依赖性，尽管事实上，所有的尺寸的膜是大的相比，电子-声子弛豫长度。这与传统的由电子-声子散射速率限制的弛豫方案形成鲜明对比。200 nm厚的NbN膜的初步实验研究表明，我们的模型的超导纳米线单光子探测器中使用的材料的相关性。
2019-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heat Conduction and Energy Relaxation in an InAs Nanowire Approaching the Clean One-Dimensional Limit
Lund University（隆德大学）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）；University of Chicago（芝加哥大学）；SUSTech（南方科技大学）
研究InAs纳米线中热传导与能量弛豫，通过一维热传输模型计算出电子-声子热流与温度平方次方成正比，揭示了清洁一维电子气与声子浴耦合的热输运机制。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall
Potential landscapes and induced charges near metallic islands in three dimensions
我们计算静电势景观的外部探针电荷的存在下，一组金属岛屿。我们在三维（3D）的数值计算使用一个有效的网格松弛技术。将求解二维Poisson方程的著名松弛算法推广到3D。此外，系统上的所有电荷，自由电荷和感应电荷，都被精确地和自洽地确定，以满足所需的边界条件。这允许使用自由空间静电格林函数直接计算外边界上的电势，以及计算系统的整个电容矩阵。物理上有趣的纳米级系统的例子，并进行了分析。
2003-06-24 cond-mat.mes-hall
Prediction of two-dimensional $π$-electron half-metallic ferrimagnets
International Iberian Nanotechnology Laboratory（伊比利亚纳米技术国际实验室）；Universidade de Santiago de Compostela（圣地亚哥-德孔波斯特拉大学）；Universidad de Alicante（阿利坎特大学）；University of Minho（米尼奥大学）
通过结合密度泛函理论与Hubbard模型，研究了一种具有完全自旋极化费米面的导电有机材料，其铁磁序在室温下稳定，具备拓扑间隙和量子霍尔导电性，适用于自旋电子学应用。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Momentum-Resolved Relaxation-Time Approach for Size-Dependent Conductivity in Anisotropic Metallic Films
提出动量分辨弛豫时间框架，结合密度泛函理论与玻尔兹曼输运方程，无需经验拟合即可准确预测各向异性金属薄膜的尺寸相关电阻率，为纳米电子学互连材料设计提供高效可靠的计算途径。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An ultra-high vacuum scanning tunneling microscope operating at sub-Kelvin temperatures and high magnetic fields for spin-resolved measurements
介绍了一台能在超高真空和高达9 T的强磁场中工作的超低温扫描隧道显微镜（STM）的结构和性能。STM的低温环境由Single Shot $^3$ He磁体低温恒温器与$^4$ He杜瓦瓶系统组合产生。在基础温度（300 mK）下，低温恒温器的工作时间约为80小时。显微镜的特殊设计允许STM头从低温恒温器转移到UHV室系统，在那里样品和STM尖端可以很容易地交换。超高真空室配备了特定的表面科学处理工具，用于样品和针尖的功能化，包括高温处理和薄膜沉积。这尤其使得能够进行自旋分辨的隧穿测量。我们目前的测试测量使用众所周知的样品和尖端的超导体和金属材料，如LiFeAs，Nb，Fe和W，分别。测试结果表明，STM具有高的空间和能量分辨率以及自旋分辨能力。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin injection from topological insulator tunnel-coupled to metallic leads
我们从理论上研究了二维和三维拓扑绝缘体（TI）隧道耦合到金属引线的螺旋边缘状态，并表明它们的输运性质受到接触的强烈影响，因为后者起着热浴的作用，并诱导TI的螺旋状态中的电子的阻尼和弛豫。一个简单的结构，产生一个纯自旋电流的外部电路提出。传递到外部电路的电流和自旋电流取决于特征长度之间的关系：由于隧穿的阻尼长度、接触长度以及在3D TI的情况下由动量散射引起的平均自由程和自旋弛豫长度。如果由于隧穿引起的阻尼长度是最小的，则电流和自旋电流在2D TI中与电导量子成比例，并且在3D TI中与电导量子乘以接触宽度与费米波长的比率成比例。
2013-07-12 cond-mat.mes-hall
Qubit relaxation from evanescent-wave Johnson noise
在许多量子计算机架构中，量子位非常接近金属设备元件。金属具有高密度的光子模式，并且由于倏逝波分量，场从块体金属溢出。因此，来自金属元件的热和量子电磁约翰逊型噪声可以使附近的量子位退相干.在本文中，我们使用量子电动力学来计算这种倏逝波约翰逊噪声的强度作为距离z的函数从金属半空间。先前的处理在z = 0时显示出非物理的分歧。我们通过使用适当的非局部介电函数来补救这一点。局部量子位的退相干速率与在量子位位置处评估的电或磁关联函数的幅度成比例。我们提出了退相干率的公式。这些公式作为未来设备架构的重要约束。
2012-03-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modelling Electron Spin Accumulation in a Metallic Nanoparticle
提出了一个通过金属纳米颗粒的离散能级描述自旋极化电流的模型，该金属纳米颗粒与两个铁磁引线具有强非对称隧道接触。在没有自旋弛豫的情况下，该模型导致纳米颗粒中的自旋累积，自旋向上和自旋向下电子的化学势之间的差（$Δμ$）与电流和Julliere隧道磁阻成比例。考虑到能量依赖的自旋弛豫速率$Ω(ω)$，当$|e|Ω(Δμ)$等于通过纳米颗粒的自旋极化电流时，作为偏置电压（$V$）的函数的$Δμ$表现出从线性到弱得多的依赖性的交叉。假设自旋弛豫通过电子-声子发射和Elliot-Yafet机制发生，模型导致从线性到$V^{1/5}$依赖性的交叉。交叉解释了最近的测量结果的饱和度的自旋极化电流与$V$在铝纳米粒子，并导致自旋弛豫率的$\approx 1.6 MHz$在铝纳米粒子的直径$6nm$，一个能级间距的能量差的过渡。
2008-09-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Direct measurement of the electron-phonon relaxation rate in thin copper films
我们已经使用正常的金属-绝缘体-超导体（NIS）隧道结对，称为SINIS结构，在亚开尔文温度下进行超灵敏测温。在这些温度计的帮助下，我们开发了一种交流技术，直接测量电子-声子（e-p）散射率，而无需任何其他材料或几何参数，基于过热的电子气。该技术是基于焦耳加热的电子在频率范围DC-10 MHz，并测量电子温度在DC。由于电子-声子耦合对温度的非线性，当加热频率达到由e-p散射率确定的自然截止时，甚至DC响应也会受到影响。薄铜膜上的结果显示散射率的$T^{4}$行为，与类似样品的间接测量和非线性响应的数值模拟一致。
2004-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Evidence of Novel Quasiparticles in a Strongly Interacting Two-Dimensional Electron System: Giant Thermopower and Metallic Behaviour
本文报道了亚开尔文温度下GaAs/AlGaAs异质结中低密度（10 $^{14}$ m $^{-2}$）介观二维电子系统（2DES）的热电势（$S$）和电阻率（$ρ_{2DES}$）测量。我们观察到在温度$\lesssim$ 0.7 K的线性增长的$S$作为温度的函数，表明金属样的行为。有趣的是，这种金属性不是德鲁德式的，显示出几个不寻常的特征：i）$S$的大小超过了在类似载流子密度下对非相互作用金属2DES有效的Mott预测超过两个数量级;和ii）在这种状态下的$ρ_{2DES}$比电阻量子$h/e^2$大两个数量级，并且显示出非常小的温度依赖性。我们提供的证据表明，这些意见出现由于新的准粒子的形成，在2DES是不电子的。最后，$ρ_{2DES}$和$S$在它们的密度依赖性中显示出有趣的解耦，后者显示出在电阻率中完全不存在的显著振荡和甚至符号变化。
2012-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Effect of a gap on the decoherence of a qubit
我们重新审视的问题的退相干和弛豫的中心自旋耦合到一个浴的传导电子。我们考虑了金属和半导体两种镀液，研究了镀液态密度（DOS）中的能隙对中心自旋密度矩阵随时间演化的影响。我们用两种弱耦合近似方法研究了退相干。在低温下，尽管在金属浴的情况下，退相干速率的温度依赖性是相同的，而与浴的细节无关，但对于半导体浴，情况并非如此。我们还计算了弛豫和退相干率作为外部磁场的函数施加在中心自旋和浴。我们发现，在间隙的存在下，存在着一定的领域，令人惊讶的是，金属浴具有较低的弛豫和退相干率比半导体浴。
2013-04-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast electron-electron scattering in metallic phase of 2H-NbSe$_2$ probed by high harmonic generation
飞秒量级的电子-电子散射在常规金属的超快电子动力学中起着至关重要的作用。当使用中红外线进行驱动并且光场的周期与金属中的散射时间相当时，期望出现与散射过程相关联的独特的光驱动状态和非线性光学响应。在这里，我们使用高次谐波光谱研究电子-电子散射的影响，在薄膜2 H-NbSe $_2$中的电子动力学驱动的中红外场。我们观察到奇阶高次谐波高达9阶，以及从热电子在能量范围从1.5到4.0 eV的宽带发射。从宽带发射估计NbSe $_2$中的电子-电子散射时间与中红外线场的周期几乎相同。实验结果与数值计算的比较表明，散射与驱动之间的一种共振增强了金属中高次谐波的非微扰行为，导致了对应于几千开尔文的高度非平衡电子态。
2023-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Screening and conductance relaxations in insulating granular aluminium thin films
我们最近在绝缘颗粒Al薄膜中发现了一种新的实验特征（Delahaye等人，物理修订信函106，186602，2011），即存在对栅极电压变化不敏感的电导弛豫。这种电导弛豫与薄膜中存在的类金属屏蔽有关，可以用来估计其特征长度尺度。在本论文中，我们给出了一些实验细节如何测量这个功能，并提出我们的第一个结果的屏蔽长度的温度依赖性。
2012-07-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Unifying ultrafast demagnetization and intrinsic Gilbert damping in Co/Ni bilayers with electronic relaxation near the Fermi surface
可控地操纵激光诱导超快磁动力学的能力是未来高速自旋电子器件的先决条件。器件的优化需要超快退磁时间和固有吉尔伯特阻尼的可控性。在以前的尝试建立和之间的关系，稀土掺杂的坡莫合金薄膜具有两种不同的退磁机制是不是一个合适的候选人。本文选择Co/Ni双层膜，通过调节Ni层厚度，利用时间分辨磁光克尔效应（TRMOKE）研究了Co/Ni双层膜中的和之间的关系，得到了这两个参数之间近似成比例的关系。TRMOKE实验与呼吸费米面模型的预测结果吻合较好，证实了大的Elliott-Yafet自旋混合参数与Co/Ni界面强的自旋轨道耦合有关.更重要的是，在费米面附近具有电子弛豫的金属薄膜或异质结构中，与之间的比例关系表明局部自旋翻转散射畴是超快退磁机制，否则是自旋电流机制畴。同时研究超快退磁时间和Gilbert阻尼是区分金属异质结构超快磁猝灭的主要贡献的有效方法。我们的工作为调控金属异质结构如垂直磁各向异性Ta/Pt/Co/Ni/Pt/Ta多层膜的太赫兹辐射强度和效率开辟了一条新的途径，对高频自旋电子器件的设计具有直接的意义。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
