Phonon modal analysis of thermal transport in ThO2 with point defects using equilibrium molecular dynamics
本研究通过平衡分子动力学结合晶格动力学，分解声子模态分析ThO2中点缺陷对热输运的影响，发现Th间隙原子对热导率降低影响最大。
2024-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Defect-mediated electron-phonon coupling in halide double perovskite
本文通过拉曼光谱和光致发光研究Cs2AgInCl6与Cs2NaInCl6双钙钛矿中缺陷介导的电子-声子耦合，揭示Fano异常与缺陷态发光带随温度演化的关联。
2024-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of local antiferroelectricity induced phonon softening at a SrTiO3 defect
氧化物中的缺陷通常表现出奇异的性质，这可能与局部晶格动力学有关。在这里，在原子的空间分辨率，我们直接测量声子模式的反相界（APB）在SrTiO 3独立膜，并将它们与皮米级的结构畸变。我们发现，SrTiO 3 APB引入了新的缺陷声子模式，在体SrTiO 3中不存在。这些模式对微妙的结构变形高度敏感，即，SrTiO_3 APB产生的局域电偶极子形成反铁电结构，显著软化了Γ点的横光模和纵光模。将局域声子与细微的结构畸变相关联，我们的研究结果为理解复杂氧化物中的缺陷性质及其应用（如热电器件）提供了有价值的见解。
2022-03-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of electron-phonon spectral functions for defects using phonon interpolation
HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利科学院维格纳物理研究中心）；Department of Atomic Physics, Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学原子物理系）
研究宽带隙半导体点缺陷中电子 - 声子谱函数，提出基于重构跃迁诱导力的声子插值法，通过在大超胞中对角化插值动力学矩阵恢复相关结构，在金刚石氮空位中心验证该方法，获高分辨率谱密度及相关结构。
2026-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Low-frequency lattice phonons in halide perovskites explain high defect tolerance toward electron-hole recombination"
卤化物钙钛矿在照射时表现出慢的非辐射电子-空穴复合速率。Chu等人[Sci. Adv. 6 7，eaaw 7453（2020）]使用第一原理模拟的结果来论证这是由晶体振动的性质引起的，并导致Shockley-Read-Hall理论的崩溃。我们强调他们的方法和分析缺陷的载体捕获晶体半导体中的点缺陷。
2020-03-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles determination of the phonon-point defect scattering and thermal transport due to fission products in ThO2
本研究利用第一性原理与非微扰格林函数方法计算ThO2中裂变产物及本征点缺陷的声子散射，揭示局部力常数和化学环境对热导率退化的关键作用。
2024-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Defect Phonon Renormalization during Nonradiative Multiphonon Transitions in Semiconductors
针对等模近似在缺陷载流子俘获速率计算中忽略声子重整化的问题，本文引入 Duschinsky 矩阵和非对角电子-声子耦合贡献，使 GaN 中 $\ ext{C}_\ ext{N}$ 缺陷的计算结果与实验相符。
2025-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Transport in Defective Uranium Nitride: Effects of Point Defects, Anharmonicity, and Electronic Contributions
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Idaho National Laboratory（爱达荷国家实验室）
研究铀氮化物中点缺陷对热输运的影响，结合机器学习势能面与Green-Kubo和正常模式分析方法，揭示缺陷对热导率的降低作用及非谐性与电子贡献的协同效应。
2026-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Stone-Wales defects on the thermal conductivity of graphene
采用形变势方法研究了石墨烯中Stone-Wales（SW）缺陷引起的应变场对声子的散射问题。在玻恩近似下得到了声子-SW散射的声子平均自由程的显式表达式。平均自由程表现出特定的$q$依赖性，在低波矢下变化为$q^{-3}$，在大的$q$下取恒定值。在考虑三声子umklapp散射、SW散射和粗糙边散射的情况下，计算了石墨烯纳米带的热导率。由于SW缺陷的热导率显着下降，而在室温和以上的声子-声子umklapp散射成为主导，在低温下被发现。与空位缺陷情况的比较表明，它们在较宽的温度范围内对GNRs热导率的降低起着更重要的作用。
2015-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Piezoelectric Polarization on Phonon Relaxation Rates in Binary Wurtzite Nitrides
压电（PZ）极化效应增强了纤锌矿氮化物中的声子群速度。这种增强影响声子弛豫速率。我们计算了二元纤锌矿氮化物（GAN，AlN和InN）中的修正声子弛豫速率，考虑了umklapp过程，点缺陷，位错，边界和声子-电子散射等过程。这一结果对于研究PZ极化对二元纤锌矿氮化物（GAN、AlN和InN）热导率的影响具有重要意义。
2011-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Domain Walls Stabilized by Intrinsic Phonon Modes and Engineered Defects Enable Robust Ferroelectricity in HfO2
School of Integrated Circuits, Peking University（北京大学集成电路学院）；Advanced Instrumental Analysis Center, School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University（天津大学化学工程与技术学院先进仪器分析中心）
研究通过声子模式扩展框架，揭示了声子模式和缺陷对铁电HfO₂域壁稳定性的影响，发现界面声子模式和缺陷能稳定铁电域并促进极化切换。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning Phonon Spectra for Fast and Accurate Optical Lineshapes of Defects
US Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本文提出利用机器学习势函数高效计算缺陷的光学线形，通过原子弛豫数据进行微调，实现高精度声子谱计算，验证了在Si中T中心发光光谱中局部振动模式耦合的精细结构。
2025-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Green's Function Approach to Phonon Transport in Defective Carbon Nanotubes
我们已经开发了一种新的理论形式主义声子输运纳米结构中使用非平衡声子格林函数技术，并已将其应用于有缺陷的碳纳米管的热传导。碳纳米管中的低温热导的普遍量子化可以观察到，即使在存在局部结构缺陷，如空位和Stone-Wales缺陷，因为长波长的声学声子不被局部缺陷散射。然而，在室温下，热导是严重影响缺陷散射，因为入射声子散射的缺陷周围的局部声子。我们发现一个显着的变化，从量子到经典功能的热输运通过缺陷碳纳米管随着温度的升高。
2006-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear phononics in 2D SnTe: a ferroelectric material with phonon dynamical amplification of electric polarization
利用强太赫兹场实现铁电性的超快光控制已经引起了人们极大的兴趣。在这里，我们表明，两个光学声子之间的非线性相互作用的SnTe，一个二维的面内铁电材料，使一个动态放大的电极化的强度在亚皮秒的时间域。我们的第一性原理的时间依赖性模拟表明，红外激活的面外声子模式，泵浦到非线性制度，自发地产生面内运动，导致整流振荡的面内电极化的强度。我们认为，这种动态控制的铁电材料，通过非线性声子激发，可以用来实现超快控制的光伏或其他非线性光学响应。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Deconvolution of phonon scattering by ferroelectric domain walls and point defects in a PbTiO3 thin film deposited in a composition-spread geometry
我们提出了一个详细的分析的温度依赖性的铁电PbTiO 3薄膜的热导率沉积在一个组合物蔓延的几何形状，使一个连续的范围内的组合物从~25%的缺钛到~20%的富钛进行研究。通过拟合德拜模型的实验结果，我们去卷积和量化的两个主要的声子散射源的系统：铁电畴壁（DW）和点缺陷。研究结果表明，铁电性双金属是该体系中限制热导率的主要因素，不仅在薄膜的化学计量比范围内（[Pb]/[Ti]~1），而且在阳离子点缺陷浓度较大（约15%）时也是如此。因此，铁电材料中的DW是至少与点缺陷一样有效的声子散射源。我们的研究结果表明，使用可重构DW控制在固态器件的热导率的可行性和有效性。
2021-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Width of phonon states on defects of various dimensions
我们考虑由光学声子分支边缘附近的各种几何形状的缺陷所产生的局域声子态。计算了平均格林函数，研究了拉曼谱线的形状。缺陷对声子的散射导致了谱线的展宽和不对称性。局域态对拉曼光谱的贡献呈肩峰状，肩峰宽度与缺陷浓度的平方根成正比。
2001-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Effect of Piezoelectric Polarization on Phonon group velocity in Wurtzite Nitrides
研究了压电极化特性对二元和三元纤锌矿氮化物声子群速度的影响。研究发现，随着PZ偏振特性的存在，声子群速度发生了改变。由于PZ极化效应引起的声子群速度的变化直接取决于压电张量的大小。利用文献中不同工作者推荐的不同压电张量值，估算了声子群速度的变化率。用修正的群速度计算了GaN、AlN和InN的德拜温度和频率。计算了三元氮化物AlxGa（1-x）N，InxGa（1-x）N和InxAl（1-x）N的声子群速度随组分的变化.在三元合金的声子群速度中观察到一个小的正弯曲。声子群速度的百分比变化也计算了三元氮化物之间的直接比较。当考虑压电极化特性时，预计结果将显示III族氮化物的声子弛豫速率和热导率的变化。
2011-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Phonon transport unveils the prevalent point defects in GaN
确定有意掺杂的GAN中存在的空位的类型和浓度是一个众所周知的困难和长期争论的问题。在这里，我们使用一种非常规的方法，基于热输运建模，以确定在以前的测量中的空缺的患病率。这使我们能够提供确凿的证据，最近的假设，镓空位氨热生长的样品可以与氢络合。我们的计算O掺杂和Mg-O共掺杂样品产生一个一致的图片互连掺杂剂和空位浓度，载流子密度和热导率，与实验测量非常一致。这些结果也突出了从头算声子输运模型的预测能力，以及它对理解和量化半导体缺陷的价值。
2017-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Defects from phonons: Atomic transport by concerted motion in simple crystalline metals
点缺陷在晶体材料中起着至关重要的作用，因为它们不仅影响热力学性质，而且对动力学过程也至关重要。虽然它们在热力学平衡中是必要的，但通常认为在本体中自发形成缺陷是极不可能的，除了接近熔点的温度。在这里，我们证明了通过原子模拟的过程，涉及协调的原子运动，引起缺陷的形成，实际上是频繁的体心立方金属，甚至下降到约50%的熔化温度。它表明，这种行为是密切相关的晶格振动的非谐性和平坦的能量景观沿某些结晶方向，一个功能，是不存在的，例如，面心立方晶格结构。这一见解对我们对这些材料的一般理解有影响，并为第4族过渡金属中所谓的异常扩散提供了补充解释。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Dissipative Interaction and Anomalous Surface Absorption of Bulk Phonons at a Two-Dimensional Defect in a Solid
我们预测一个极端的敏感性的耗散损耗的共振相互作用的体声子在固体中的二维缺陷。我们表明，在2D缺陷的横向声子的全共振反射，前面所述的没有考虑耗散，只发生在极限的非常弱的耗散和改变成几乎全透射相对较弱的体吸收。异常的横向声子的表面吸收，当一半的入射声能被吸收在2D缺陷，预测的情况下，“中间”体耗散。
1998-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Unraveling the dominant phonon scattering mechanism in thermoelectric compound ZrNiSn
确定缺陷类型和浓度仍然是半导体材料科学的一大挑战。通过使用从头算热导率计算，我们发现，Ni/空位反位，而不是先前声称的Sn/Zr反位，是影响半Heusler化合物ZrNiSn的热输运的主要缺陷。我们的计算正确地预测了热导率与温度和浓度的依赖关系，与已发表的实验结果定量一致。此外，我们发现声子-反位散射率和声子频率的六次方之间的特征比例关系，我们提供了一个解析推导。这些结果表明，结合从头计算的热导率测量可以用来定量评估半导体中的缺陷类型和浓度。
2016-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Strain broadening of the 1042-nm zero-phonon line of the NV- center in diamond: a promising spectroscopic tool for defect tomography
金刚石中带负电荷的氮空位（NV-）中心在许多量子应用中是有希望的候选者。在这里，我们研究中心的红外（IR）零声子线（ZPL）的分裂和加宽。我们开发了一个模型，这些影响，占光依赖的微观缺陷分布引起的应变。我们应用这个模型来解释所观察到的变化的IR ZPL形状与温度和光激发条件。我们确定了一个异常的温度依赖性的增宽机制和缺陷以外的替代氮中心显着有助于应变增宽。前一个结论表明在中心的单重态能级存在强的Jahn-Teller效应，后者表明加宽的主要来源尚未确定。这些结论对于理解该中心和金刚石量子器件的工程设计具有重要意义。最后，我们建议，红外ZPL可用作探测微观应变场和进行缺陷层析成像的灵敏光谱工具。
2017-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Influence of phonon and electron excitations on the free energy of defect clusters in solids: A first-principles study
虽然固体中纳米结构演化的许多过程发生在高温下，但从基态能量学获得的基本数据用于这些现象的建模。为了说明声子和电子激发对缺陷团簇自由结合能的影响，采用第一性原理计算对bcc Fe中的空位-溶质对以及空位和Cu的二聚体、三聚体和四聚体进行了计算.基于等体积（CV）和零压（ZP）条件下含缺陷超原胞在基态的弛豫所确定的平衡原子位置，在简谐近似的框架下计算了声子激发对自由结合能的贡献.电子激发的贡献是使用相应的基态数据的电子态密度。准谐波校正的ZP为基础的结果不产生显着的变化，在相关的应用程序的温度范围内。在1000 K的最大减少/增加的ZP为基础的数据的自由结合能的绝对值相对于相应的基态值被发现的空位-W（43%）/空位-Mn（35%）对。这些结果清楚地表明声子和电子激发对缺陷团簇自由结合能的贡献通常是不可忽略的。空位和铜二聚体、三聚体和四聚体的自由结合能的一般行为与空位-溶质对的自由结合能的一般行为相似。所得结果对研究固体中缺陷团簇的热力学和动力学具有普遍意义。
2016-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Strong Reduction of Thermal Conductivity of WSe2 with Introduction of Atomic Defects
用平衡分子动力学方法研究了二硒化钨（WSe 2）的热导率。WSe 2的热导率随着低于约5 nm的特征尺寸而急剧增加，并且对于更宽的样品而言趋于平稳，并且达到约2 W/mK的恒定值。通过引入原子空位，我们发现WSe 2的热导率显著降低。特别地，W空位比Se空位对热导率降低的影响更大：原始WSe 2的热导率在添加~1%的Se和W空位的情况下分别降低~60%和~70%。热导率的降低被发现与缺陷WSe 2中声子的平均自由程（MFP）的减少有关。加入0.9%的Se空位后，WSe_2的MFP从纯WSe_2的~ 4.2nm下降到~ 2.2nm。更复杂类型的点缺陷，如空位簇和反位缺陷，探索除了单空位，并发现显着重整化的声子。键的重构导致声子态密度在禁带中局域化，导致热导率下降。这项工作展示了不同缺陷对单层WSe 2热导率的影响，为缺陷诱导的声子输运过程以及改善WSe 2电子器件散热的方法提供了深入了解。
2022-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Double polarization hysteresis loop induced by the domain pinning by defect dipoles in HoMnO3 epitaxial thin films
本文报道了多铁性HoMnO_3薄膜在铁电居里温度以下的类反铁电双极化电滞回线。这种有趣的现象是由于在薄膜生长过程中无意引入的缺陷偶极子对畴的钉扎作用。电子顺磁共振谱表明薄膜中存在Fe 1+缺陷，第一性原理计算表明缺陷偶极子由氧空位和Fe 1+缺陷组成。基于点缺陷的位置偏好性，讨论了薄膜生长过程中带电点缺陷的迁移和沿铁电极化方向缺陷偶极子的形成。由于HoMnO 3的高温低对称结构，与其他铁电体（例如，BaTiO 3）。
2010-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of defect-defect ferromagnetic coupling in Gd doped GaN epitaxial films: A polarization selective magneto-photoluminescence study
用分子束外延技术在c-SiC衬底上生长了掺Gd的GAN外延层，在1.5~K温度下进行了磁场相关的偏振选择性光致发光（PL）研究。已经发现，在GAN中掺入Gd导致产生三种类型的施主类缺陷，其导致在低温PL中的中性施主束缚激子特征。研究表明，所有三个激子功能的自旋翻转散射的速率变得几乎$B$独立的，这表明这些信号必须是源于相互铁磁耦合的缺陷。这是进一步证实了与Si和Gd共掺杂的GAN样品上进行的研究，其中发现的缺陷是铁磁耦合，而Si-施主没有显示出任何参与耦合。
2018-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Switchable polarization in non-ferroelectric SrTiO$_3$
基于密度泛函理论发现本征缺陷可使非铁电SrTiO$_3$产生可切换的强自发极化，为缺陷工程材料设计开辟新途径。
2025-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Defect-tolerant electron and defect-sensitive phonon transport in quasi-2D conjugated coordination polymers
本文发现准二维共轭配位聚合物薄膜因缺陷容忍型电荷传输与缺陷敏感型热传播共存，实现了高电导率与低热导率的理想组合，是极具潜力的热电应用材料。
2024-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between polarization, strain and defect-pairs in Fe-doped SrMnO$_{3-δ}$
缺陷化学、应变、结构、磁性和电子自由度构成了过渡金属氧化物功能性质设计的丰富空间。在这里，我们表明，它是可能的工程师的极性和铁电性在非极性钙钛矿氧化物通过极性缺陷对形成的阴离子空位耦合到替代阳离子。我们使用一个自洽的网站依赖DFT+ $U$的方法，占当地的结构和化学变化缺陷创建后，这是至关重要的调和预测与现有的实验数据。我们的研究结果为Fe掺杂的氧缺陷SrMnO $_3$表明，替代Fe和氧空位可以促进极性由于偏心位移的缺陷电荷产生的净电偶极矩，这极化的晶格中的缺陷附近。这些缺陷的形成和由此产生的极化可以通过外延应变来调谐，从而导致增强的极化，也用于低于在未掺杂的SrMnO $_3$中诱导极性相变所需的应变值。对于足够高的缺陷浓度，这些缺陷偶极子以并联方式耦合，从而使得能够在SrMnO $_3$中进行基于缺陷和应变的铁电性工程。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci
The phonon drag force acting on a mobile crystal defect: full treatment of discreteness and non-linearity
声子散射计算预测作用在缺陷和位错上的拖曳力随温度线性上升，这与分子动力学模拟直接矛盾，后者通常发现拖曳力与温度无关。利用Mori-Zwanzig投影技术，在不依赖弹性理论和散射理论的情况下，推导了晶体缺陷的一般朗之万方程，充分考虑了缺陷核的离散性和非线性。我们得到了分子静力学和分子动力学中评估的拖曳力的解析表达式，直接从原子间力中提取缺陷上的力。我们的研究结果表明，温度无关的阻力出现，因为在离散晶体中的振动是从来没有独立的缺陷运动，在任何声子为基础的方法的隐含假设。即使佩尔斯势垒实际上为零，这种效应仍然存在，使涉及声子辐射的定性解释无效。我们将我们的方法应用于钨和孤子的Frenkel-Kontorova模型中的间隙缺陷，发现非常好的协议与基于几何的热阻力的估计。
2015-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Phonon- and defect-limited electron and hole mobility of diamond and cubic boron nitride: a critical comparison
金刚石和立方氮化硼（cBN）是两种最有前途的超宽带隙（UWBG）半导体材料，在大功率高频电子器件中有着广泛的应用前景。然而，尽管对这些材料中的载流子输运进行了广泛的研究，但它们报道的载流子迁移率存在很大的差异。在这项工作中，我们调查的声子和掺杂剂有限的电子和空穴迁移率的cBN和金刚石原子第一性原理计算，以了解其基本上限载流子输运。我们的研究结果表明，虽然声子限制的电子迁移率cBN和金刚石之间是可比的，空穴迁移率是显着较低的cBN由于其较重的空穴有效质量。此外，尽管晶格散射在低掺杂下主导迁移率，但由于高掺杂剂电离能，中性杂质散射在较高掺杂剂浓度下成为主导散射机制。我们的分析提供了关键的见解，并揭示了金刚石和cBN的载流子迁移率作为掺杂和温度的函数在高功率电子器件中的应用的固有上限。
2021-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Carbon dimer defect as a source of the 4.1 eV luminescence in hexagonal boron nitride
我们建议，在六方氮化硼中的碳二聚体缺陷引起无处不在的窄发光带与零声子线为4.08 eV（通常标记为4.1 eV带）。我们的第一性原理计算是基于混合密度泛函，提供了一个可靠的宽带隙材料的描述。计算得到的零声子线能量为4.3 eV，与实验值接近，而推导出的${S \approx 2.0}$的Huang-Rhys因子也在实验范围内，表明存在适度的电子-声子耦合.光学跃迁发生在两个本地化的$π$型缺陷状态之间，具有非常短的辐射寿命为1.2纳秒，与实验非常吻合。
2019-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Approximate Excited-State Potential Energy Surfaces for Defects in Solids
US Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本文提出一种方法，通过地面态平衡几何中激发态力来近似电子-声子耦合，用于评估缺陷功能及效率，验证了单模可近似零声子线能量，二阶邻近位移可收敛Huang-Rhys因子。
2025-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of spin-polarization in graphene nanoribbon by edge defect and impurity
我们研究了边缘缺陷（空位）和杂质（替代掺杂剂）对锯齿形边缘石墨烯纳米带（GNRs）中自旋极化鲁棒性的影响，采用密度泛函理论计算。我们发现自旋态的稳定性和它的磁矩随缺陷或杂质浓度的增加而不断降低。该系统通常在每10埃一个边缘缺陷（杂质）的浓度下变成非磁性的。自旋抑制被证明是由减少和删除的费米能量的边缘状态。我们的分析意味着一个重要的标准GNR样品的自旋电子学应用。
2008-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Phonons in graphene with point defects
考虑了不同类型的点缺陷（碳同位素、替代原子、空位）对石墨烯声子态密度的影响。使用一个可解的模型，这是基于谐波近似和假设的弹性力只作用在最近的相邻离子之间，我们计算校正石墨烯DOS依赖于类型和浓度的缺陷。特别是由于同位素二聚体的校正确定。结果表明，一个相对较小的浓度的缺陷可能会导致显着的和具体的DOS的变化，特别是在低频率，附近的Van Hove点和在附近的K点的布里渊区。在某些情况下，缺陷在声子态密度的临界点附近产生一个或多个窄隙，以及在布里渊区规则点处产生共振态。所有类型的缺陷的特征在于在（Dirac）K点附近出现一个或多个额外的Van Hove峰，并且它们的奇异贡献可以与电子-声子相互作用的效果相比较。此外，对于低频和临界点附近，态密度的相对变化可能比缺陷浓度高许多倍。
2010-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Probing the Phonon Mean Free Paths in Dislocation Core by Molecular Dynamics Simulation
热管理对于设计高性能器件极其重要。材料的晶格热导率强烈依赖于不同长度尺度的结构缺陷，特别是点缺陷如空位、线缺陷如位错和平面缺陷如晶界。传统上，McKelvey-Shockley声子玻尔兹曼输运方程（BTE）方法与分子动力学模拟相结合被广泛用于计算缺陷体系中的声子平均自由程（MFP）。然而，这种方法只能提供整个样本的聚合MFP。因此，在具有不同热特性的不同区域中提取MFP具有挑战性。在这项研究中，一维McKelvey-Shockley声子BTE方法扩展到非均匀材料的模型，其中的缺陷上的声子MFP的影响是明确的。然后，用该方法研究了声子与刃型位错芯结构的相互作用。获得了位错核中的声子微扰函数，与分析模型一致，高频声子很可能散射在该区域。这种方法不仅提高了对声子-位错散射的认识，而且显示了研究更复杂材料中声子输运行为的潜力。
2021-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spin-phonon decoherence in solid-state paramagnetic defects from first principles
金刚石和六方氮化硼中的顺磁缺陷具有独特的自旋和光学特性，使它们成为原型固态量子比特。尽管这些自旋量子比特的相干性受到自旋-声子弛豫的严重限制，但对这一过程的全面理解尚未实现。在这里，我们应用从头算自旋动力学模拟这个问题，并定量再现实验的自旋弛豫时间和自旋相干时间的温度依赖性。我们表明，低频的零场分裂的双声子调制负责自旋弛豫和退相干，并指出在2维材料的振动的性质作为其较短的相干时间的罪魁祸首。这些结果为固态顺磁缺陷中自旋-声子退相干提供了一种新的解释，为正确解释实验结果提供了一种新的策略，并为加速设计新的自旋量子比特铺平了道路。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Polarization and driving force analysis of coherent optical shear phonons in graphite
本研究利用超快电子衍射和受驱振子模型，揭示飞秒激光激发石墨层间剪切声子的偏振方向及其37(30) fs驱动力寿命。
2025-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Exceptionally strong phonon scattering by B substitution in cubic SiC
我们使用从头计算来预测立方SiC的热导率与不同类型的缺陷。结果表明，B $_\mathrm{C}$取代对3C-SiC中的缺陷（包括空位）有更强的影响。这一发现与杂质散射的经典质量差模型的预测相矛盾，根据该模型，B $_\mathrm{C}$和N $_\mathrm{C}$的影响将是相似的，并且比C空位的影响小得多。B $_\mathrm{C}$缺陷的显著不同的行为产生于由B杂质周围的结构对称性破缺引起的共振声子散射的独特图案。
2017-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Probing defects and spin-phonon coupling in CrSBr via resonant Raman scattering
了解二维磁体的稳定性限制和缺陷形成机制对于它们在自旋电子学和存储技术中的应用至关重要。在这里，我们将缺陷与它们的结构，振动和磁性的单层到多层CrSBr。我们使用共振拉曼散射来揭示不同的振动缺陷签名。在原始的CrSBr，我们表明，溴原子介导的振动层间耦合，允许区分表面和体缺陷模式。我们发现，环境暴露导致急剧退化的单分子膜，与层内缺陷的形成。通过有目的的离子辐照，我们调整了缺陷模的形成，我们发现这些缺陷模是强极化的和共振增强的，反映了CrSBr的准一维电子特性。引人注目的是，我们观察到明显的签名的自旋-声子耦合的固有声子模式和离子束诱导的缺陷模式在整个磁转变温度。总体而言，我们表明，CrSBr显示空气稳定性高于单层阈值，并提供进一步的洞察准一维物理存在。此外，我们证明了磁性能的缺陷工程，并表明共振拉曼光谱可以作为一个直接的指纹的磁相和CrSBr中的缺陷。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain size and charge defects on the polarization switching of antiferroelectric domains
反铁电畴结构在外加电场作用下的开关行为尚未完全了解。本文利用相场模拟方法研究了反铁电畴的极化反转特性。结果表明，铁电畴优先在反铁电畴的边界处成核，且具有较大初始畴尺寸的反铁电体具有较高的矫顽电场，电滞回线表明了这一点.此外，我们引入电荷缺陷的样品和数值研究他们的影响。研究还表明，电荷缺陷可以诱导局域铁电畴，从而抑制饱和极化，缩小电滞回线的封闭区域。我们的研究结果为理解反铁电相变和优化实验中的储能性能提供了参考。
2022-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted luminescence in defect centers from many-body perturbation theory
声子辅助发光是半导体中缺陷中心的一个关键特性，可以通过测量来读取存储在量子比特中的信息，或者检测温度变化。声子辅助发光的研究通常采用唯象模型，如Huang和Rhys的模型，其限制性假设可能无法预测。在这项工作中，我们预测发光和研究激子-声子耦合在一个严格的多体微扰理论框架内，从来没有进行过缺陷中心的分析。特别是，我们研究了二维六方氮化硼中带负电荷的硼空位的光发射，由于其在量子信息和量子传感中的应用前景，目前在二维材料中的缺陷中心中脱颖而出。我们表明，声子是负责所观察到的发光，否则将是黑暗的对称性。我们还表明，静态Jahn-Teller效应引起的对称性破缺是无法描述的实验观察到的峰值在1.5 eV的存在。
2022-03-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Local Polarization Switching in the Presence of Surface Charged Defects: Microscopic Mechanisms and Piezoresponse Force Spectroscopy Observations
采用解析和数值相结合的方法研究了表面电荷缺陷下压电响应力显微镜针尖诱导极化反转的热力学和动力学。磁滞回线精细结构和开关光谱PFM图像中的缺陷的签名进行了识别，并与实验观察。本文提出了一种对PFM光谱测量值进行反卷积以提取相关缺陷参数的方法。这种方法是通用的，可以扩展到其他铁电材料和可逆电化学过程中的开关，建立一个途径的热力学和动力学的相变在一个单一的缺陷水平的理解。
2007-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Experimental Observation of Extremely Strong Defect-Phonon Scatterings in Semiconductor Single Crystals
本文通过高质量立方碳化硅单晶的生长与硼掺杂实验，观察到异常强的非瑞利缺陷-声子散射，其强度超出经典模型预测数十倍，与第一性原理计算吻合，为电子器件热管理提供了重要依据。
2025-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exact scattering cross section for lattice-defect scattering of phonons using the atomistic Green's function method
针对晶格缺陷声子散射截面与速率的理论计算难题，提出用扩展原子格林函数方法计算数值精确的模式分辨散射截面，经两个示例验证通用性，可助力热电声子工程。
2024-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Native antisite defects in h-BN
本文通过密度泛函理论计算研究hBN中的原生反位缺陷，发现中性硼反位和带正电氮反位分别对应1.58 eV和2.63 eV的量子发射中心，并揭示面外声子模式对光学性质的重要影响。
2025-02-08 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
Local phonon mode in thermoelectric Bi2Te2Se from charge neutral antisites
由缺陷引起的局域模对热电材料的热输运特性起着重要的作用。特别感兴趣的是电荷中性缺陷，抑制热导率，而不显着降低电传输。在这里，我们报告的温度依赖的拉曼研究，确定这样的模式在一个标准的热电材料，Bi 2 Te 2Se。观察到的模式之一，其起源一直争论了几十年，被证明最有可能是一个反位缺陷引起的本地模式。局域模的反常温度无关展宽归因于Se原子的随机排列。用一个非谐模型--Klemens模型很好地解释了所有模的温度重整化。
2016-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Exe.py: Ab initio fine structure parameters for trigonal defect qubits within the E$\otimes$e Jahn-Teller case
Exe.py通过从头计算方法计算三角缺陷的细结构参数，适用于E⊗e能级折叠情况，用于固态缺陷和分子研究。
2025-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Extended defects as a source of phonon confinement in polycrystalline Si and Ge films
本研究结合 Raman、XRD、TEM 与 DFT 分析多晶 Si/Ge 薄膜，证明声子限制主要源于晶界而非孪晶等扩展缺陷。
2024-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Mie Scattering of Phonons by Point Defects in IV-VI Semiconductors PbTe and GeTe
固体中的点缺陷，如空位和掺杂剂，常常引起大的热阻。由于点缺陷占据的晶格位置的尺寸比声子波长小得多，固体中点缺陷对热声声子的散射被广泛认为是瑞利散射类型。在这种传统的看法相反，使用从头算格林函数的方法，我们表明，在PbTe和GeTe的点缺陷的散射表现出米氏散射的散射率和高度不对称的散射相函数的频率依赖性较弱。这些不寻常的行为发生，因为点缺陷引起的应变场可以延伸到远大于晶格间距的长距离。由于散射相函数的不对称性，在300 K时，当空位分数为1%时，广泛使用的弛豫时间近似在预测晶格热导率时出现了约20%的误差。结果表明，Ⅳ-Ⅵ族半导体中点缺陷的声子散射不能用简单的动力学理论和瑞利散射相结合的方法来描述。
2020-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electrical Control over Phonon Polarization in Strained Graphene
我们利用磁-声子共振研究了悬浮单轴应变石墨烯中声子极化的可调谐性。单轴应变提升了LO和TO声子的简并度，产生两个交叉线偏振声子模和拉曼G峰的分裂。我们利用石墨烯中强的电子-声子耦合和磁-声子共振的非共振耦合来诱导门可调谐的圆声子二向色性。这与应变诱导的G峰分裂一起，使我们能够可控地将两个线性极化的G模式声子调谐为圆形声子模式。我们能够纯粹通过静电场实现高达40%的圆声子极化，并且可以通过从电子到空穴掺杂的调谐来反转其符号。这提供了对声子角动量的前所未有的静电控制，这为声子应用铺平了道路。
2021-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles cumulant approach to the vibronic structure of spin defects
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Department of Physics, Pohang University of Science and Technology（韩国科学技术院物理系）；Institute for Theoretical Science, POSTECH（韩国科学技术院理论科学研究所）；Initiative for Computational Catalysis, Flatiron Institute（平顿研究院计算催化倡议）；Department of Physics and Materials Research Institute, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理与材料研究所）；Materials Science Division and Center for Molecular Engineering, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室材料科学与分子工程中心）；Department of Chemistry, University of Chicago（芝加哥大学化学系）
本文提出基于推迟累积量假设（RCA）的第一性原理格林函数框架，将其应用于金刚石NV⁻中心，揭示该中心振动结构的各向异性及多声子卫星峰的能量范围，为自旋缺陷振动结构的定量描述提供了新方法。
2026-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Defect-modified acoustic phonons in a single layer of MoS2
University of Cambridge（剑桥大学）；Rutherford Appleton Laboratory（卢瑟福阿普尔顿实验室）
单层MoS2中缺陷导致声学声子色散关系的变化，揭示了原子尺度无序对热传导的影响。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
