Conductivity crossover in nano-crystalline diamond films: Realization of a disordered superlattice-like structure
我们提出了一批不同氮浓度的纳米金刚石薄膜的电输运特性，并解释了半导体异质结构的无序准超晶格模型的导电机制。合成的热灯丝化学气相沉积技术，在薄膜中的结构无序的程度，从拉曼光谱证实，被发现是可控的，导致在过渡的导电机制从本地化和激活的金属导电制度。因此，通过在低温下的高场磁阻测量，我们牢固地建立了从跳跃到3D弱局部化的电导率交叉。长的电子退相时间和其弱的温度依赖性表明金刚石基高速器件应用的可能性。
2012-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics of disordered phases of silicon and spatially resolved computations of thermal conductivity
Ohio University（俄亥俄大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Connecticut（康涅狄格大学）
本文通过DFT质量势模拟非晶硅，发现其存在异常原子位置波动的简谐模式，并利用位点投影热导率揭示这些动力学决定热传输，推测此现象普遍存在于无序系统。
2026-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity of disordered binary alloys : a formulation
本文提出了一种计算无规合金组态平均晶格热导率的公式。我们的配方是基于增广空间定理，介绍了我们中的一个，结合广义图解技术。图解方法在很大程度上简化了包括无序校正的影响的问题。该方法使我们能够获得一个表达式的有效热流的情况下，无序的合金，这反过来又是用于库博-格林伍德型公式的热导率。我们表明，无序散射重整化的声子传播以及热流。对电流项的修正与传播子的自能有关。我们还研究了简化梯形图近似中顶点修正的效果。定义了一个模式依赖的扩散率$D_γ$，然后在不同的模式平均的总热扩散率。实施方案，所述形式主义进行了讨论。给出了NiPd合金晶格热导率随频率和温度变化的一些初步数值结果，并与实验结果进行了比较。我们还显示了数值结果的频率依赖性的热扩散率平均模式。
2005-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Phonon coherence and minimum thermal conductivity in disordered superlattice
本文以 MoSe$_2$/WSe$_2$ 横向异质结构为模型，结合机器学习势分子动力学模拟，发现无序超晶格中同样存在声子相干性，并揭示晶格热导率随界面密度非单调变化且最小值位置受无序影响，从而将相干声子输运研究拓展到更一般结构。
2024-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Optical conductivity of disordered graphene beyond the Dirac cone approximation
本文在狄拉克锥近似下系统地研究了无序石墨烯的光学电导率和态密度。在全π带紧束缚模型的框架下，利用Kubo公式计算了石墨烯的光学电导率.考虑了不同类型的非相关和相关无序，如随机或高斯势，随机或高斯最近邻跳跃参数，随机分布的空位或它们的团簇，以及随机吸附的氢原子或它们的团簇。对于足够大的浓度的共振杂质，一个新的峰值的光学电导率被发现，与中间带隙状态和主π带的范霍夫奇点之间的跃迁。我们进一步讨论了掺杂对光谱的影响，并发现少量的共振杂质足以获得光谱的红外部分中的电导率的背景贡献，与最近的实验一致。
2011-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Relation of vibrational excitations and thermal conductivity to elastic heterogeneities in disordered solids
在晶体中，分子围绕周期性晶格位置热振动。振动运动可以用声子来理解，声子携带热量并控制热量传输。在无序固体中，情况明显不同，其中振动激发不是声子，甚至可以是局域的。最近的数值计算工作建立了弹性不均匀性的概念：无序固体显示不均匀的局部力学响应。显然，弹性性质的非均匀性强烈影响振动和热性质，预计它是异常特征的起源，包括玻色子峰，振动局域化和热导率的温度依赖性。这些都是材料物理学中长期存在的关键问题，我们将在本工作中解决这些问题。我们已经考虑了一个玩具模型，通过引入越来越多的尺寸无序，能够稳定不同的物质状态。通过分子动力学模拟生成的相图包括具有空间均匀弹性模量分布的完美结晶状态、具有增加的模量不均匀性的多个缺陷相以及最终的一系列非晶态。我们已经建立了明确的非均匀局部力学响应，振动状态和热导率之间的相关性。我们提供的证据表明，弹性不均匀性控制振动和热性能，是一个关键的概念，以了解无序固体的异常令人费解的功能。
2016-10-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Bond-Network Entropy Governs Heat Transport in Coordination-Disordered Solids
该研究提出键网络熵这一原子结构描述符，可预测网络固体中由无序引起的数量级热导率变化，并揭示了其与振动态密度平滑度及宏观热导率的物理关系，合理解释了多种无序碳多晶型物的热导率变化。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Group Conductivity and Nonadiabatic Born Effective Charges of Disordered Metals, Warm Dense Matter, and Hot Dense Plasma
本文提出利用非绝热 Born 有效电荷（NBEC）转化为群电导率，以在无序金属、温稠密物质和热稠密等离子体等系统中提取电离态，克服了传统平均电离态在静态极限下的差异。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
Enhanced Phonon Boundary Scattering at High Temperatures in Hierarchically Disordered Nanostructures
分级无序纳米材料的边界散射是降低热电材料热导率、提高其性能的有效途径。在这项工作中，我们研究了在硅基纳米结构材料中的热输运的纳米结晶和纳米孔的存在下，在300 K至900 K的范围内使用蒙特卡罗模拟的方法。在纳米晶体存在下的热导率遵循与原始材料相同的降低趋势。然而，我们发现，相对减少是较强的与温度的存在下的纳米晶体结构，一个后果的波矢依赖（q依赖）性质的声子散射的域边界。特别地，随着温度升高，大波矢声子的比例增加。由于这些声子更容易受到边界散射，我们表明，相比波矢独立的热导率值，这种依赖于q的表面散射可以占甚至约。纳米晶硅的热导率降低40%。引入具有随机位置的纳米孔增强了这种效果，这表明分层纳米结构实际上在高温下比以前认为的更有效。
2019-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Efficient linear scaling method for computing the thermal conductivity of disordered materials
提出了一种有效的计算复杂无序材料导热系数的有序$-N$实空间Kubo方法。该方法基于时间演化算子的Chebyshev多项式展开和Lanczos三对角化方案，有效地处理了声子波包在实空间中的传播和声子扩散系数。平均自由程和热导率可以由扩散系数确定。可以针对所有频率同时提取这些量，这是与基于格林函数的方法相比的另一个优点。此外，多重散射现象可以通过扩散系数的时间依赖性深入到扩散制度，弱或强声子本地化的发病可能会在低温下揭示热绝缘体。我们的计算方案的准确性证明通过比较计算的声子平均自由程同位素无序碳纳米管与Landauer模拟和分析结果。然后，通过探索具有$\sim$ 20纳米的宽度和长度长达一微米的边缘无序石墨烯纳米带的声子平均自由程和热导特征，说明了该方法的upscalibility，这是其他数值技术所无法达到的。结果表明，扶手椅型纳米带的声子平均自由程小于锯齿型纳米带的声子平均自由程。这种计算策略适用于高维系统，以及广泛的材料。
2010-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effective conductivity in a lattice model for binary disordered media with complex distributions of grain sizes
利用数值模拟和解析近似，我们研究了二维晶格模型[R。皮亚塞基，物理统计。Sol. (b)209，403（1998）]对于随机pH：（1-p）L体系，分别由H-（L-）相的高（低）电导率颗粒组成。修正后的模型键电导率谱减少到两个纯的和混合的。后一个值明确地取决于每个模型细胞的H-组分的平均浓度γ（p）。在这样的系统中，作为H相含量p的函数的有效电导率可以利用对晶粒尺寸分布敏感的三个模型参数GSD（H）和GSD（L）来建模。然而，为了将与给定的GSD直接相关的信息纳入模型中，必须对晶粒的几何排列进行计算机模拟。通过控制晶粒尺寸的多分散性及其相对面积频率，可以提高或降低有效电导率，并与γ（p）相关。当相交换时，有效电导率的双介质特性的一个双循环的行为，我们还发现，系统的微观结构的拓扑不等价伴随着一些GSD，它可以检测到的熵测量的模型细胞的空间不均匀性。
2003-03-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Electrochemical Doping in Ordered and Disordered Domains of Conjugated Polymers
共轭聚合物越来越多地用作神经形态计算、生物电子学和能量收集的电化学装置中的有机混合离子-电子导体。高效应用的设计依赖于高电化学掺杂水平、高电子电导率、快速掺杂/脱掺杂动力学和高离子吸收。在这项工作中，我们建立了结构-性能关系，并展示了这些参数可以通过有序和无序的共存来调制。我们使用原位时间分辨光谱电化学，共振拉曼光谱和太赫兹电导率测量研究电化学掺杂在不同形态的聚（3-己基噻吩）域。我们的主要发现是，双极化子被发现优先在无序的聚合物区域，在那里它们形成得更快，更有利。另一方面，极化子显示出对有序域的偏好，导致在不同区域中完全不同的双极化子/极化子比率和掺杂/去掺杂动力学。我们的证据显着增强的电子电导率时，双极化子开始在无序区域中形成，而双极化子在有序区域中的存在是有害的运输。我们的研究提供了显着的进步，在了解形态的共轭聚合物的电化学掺杂的影响和诱导电导率的增加。
2022-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
First-principles study of disordered half-Heusler alloys \textit{X}Fe$_{0.5}$Ni$_{0.5}$Sn (\textit{X} = Nb, Ta) as thermoelectric prospects
半Heusler合金的高晶格热导率一直是热电应用的主要瓶颈。无序的半赫斯勒合金可能是解决这一困境的一个合理选择。在本文中，利用第一性原理模拟，我们已经证明了低晶格热导率在两个这样的阶段，NbFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn和TaFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn相比，众所周知的半赫斯勒合金TiCoSb。我们跟踪低热导率的短声子寿命，起源于声学和低位光学声子之间的相互作用。我们建议纳米结构作为进一步降低晶格热导率的有效途径。我们进一步预测这些合金可以在400-600~K的温度范围内和载流子浓度小于10 $^{21}$载流子cm $^{-3}$的情况下得到最佳的应用。与TiCoSb相比，我们发现NbFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn和TaFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn的$ZT$中$\sim$分别增强35%和17%。我们对这些发现持乐观态度，并相信这些材料将吸引实验研究。
2023-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Weak localization and the Mooij rule in disordered metals
弱局域化导致对电导率和McMillan电子-声子耦合常数$λ$（和$λ_{tr}$）的相同校正。因此，热电阻率的温度依赖性随着电导率由于弱局部化而降低而降低，这导致电阻率温度系数（TCR）随着剩余电阻率的增加而降低。当$λ$和$λ_{tr}$接近零时，仅剩余电阻率部分保留并且产生负TCR。因此，Mooij规则是对电导率和电子-声子相互作用弱局域化修正的表现。这一研究为探索奇异超导体的声子机制提供了一种新的手段。
2001-05-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio estimate of temperature dependence of electrical conductivity in a model amorphous material: hydrogenated amorphous silicon
我们提出了一个从头计算的直流电导率的非晶硅和氢化非晶硅。Kubo-Greenwood公式被用来获得直流电导率，通过热平均超过扩展的动态模拟。它的应用无序固体进行了讨论。电导率计算了一个很宽的温度范围内，掺杂是探索在一个天真的方式，通过移动费米能级。我们观察到了Meyer-Neldel电导率规则，其中E_MNR = 0.06 eV，a-Si：H的电阻温度系数为电阻温度系数TCR ~ -2.0% K^-1。在一般情况下，实验趋势再现这些计算，这表明在其他无序系统的载流子输运建模的方法可能的效用。
2007-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Scaling and universality of AC conduction in disordered solids
Roling等人[Phys.Rev.Lett. vol 78，2160（1997）]和Sidebottom [Phys.Rev.Lett. Vol 82，3653（1999）]进行了讨论。它表明，Sidebottom的缩放版本是完全通用的。一个新的解析近似的通用交流电导率跳跃在极端无序极限，“扩散团簇近似”，并比较模拟和实验。
1999-07-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elimination of Extreme Boundary Scattering via Polymer Thermal Bridging in Silica Nanoparticle Packings: Implications for Thermal Management
我们对纳米晶系统中热传输的理解的最新进展负责将新技术集成到先进的能源系统中，包括热电制冷系统和可再生能源平台。然而，有一点了解的热能传输机制，管理无序纳米复合材料的热性能。在这项工作中，我们探讨了热传输机制在无序包装的无定形纳米粒子与和没有填充的间隙的聚合物，以量化的影响，在纳米粒子的边缘引入的热边界散射在一个已经无定形的系统和最小的热导率近似的上下文中。通过将修改的最小热导率模型拟合到从80 K到300 K的热导率的温度依赖性测量，我们发现间隙聚合物{ \it消除}无序纳米颗粒填充中的边界散射，这令人惊讶地导致无序纳米颗粒薄膜复合物的总热导率的{ \it增加}。这与我们对有效介质理论的预期和我们对最小导热系数极限的理解相反。相反，我们发现，一个僵硬的填隙材料提高了通过纳米粒子边界的热传输，提高无序纳米粒子包装的热性能。我们希望这些结果提供洞察无序固体，表现出已经低的热导率，通过使用纳米结构和振动热桥接的热性能的可调性。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unified theory of thermal transport in crystals and disordered solids
晶体和玻璃表现出根本不同的热传导机制：晶体的周期性允许激发携带热量的传播振动波，正如Peierls首先讨论的那样;在玻璃中，缺乏周期性打破了Peierls的图像，热量主要通过振动模式的耦合来携带，通常由Allen和Feldman引入的谐波理论描述。因此，非谐性或无序性是晶体或玻璃中热导率的限制因素;迄今为止，没有输运方程能够同时解释这两种情况。在这里，我们推导出这样的方程，导致热导率降低到Peierls和Allen-Feldman限制，分别在非谐和有序或谐和无序固体，同时也涵盖了中间制度，这两种效果是相关的。这种方法还解决了长期存在的问题，准确预测具有超低或玻璃状热导率的晶体的热性能，正如我们所展示的应用于这类热电材料的代表。
2019-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermal transport in isotopically disordered carbon nanotubes
本文研究了同位素无序碳纳米管的声子热导率。特别是，作为系统长度的函数的热导率的行为进行了研究，使用格林函数技术来计算整个系统的传输。该方法是使用线性缩放算法，这使我们能够达到系统的长度高达$L=2.5μ$ m（高达40万个原子）。对于1D系统，观察到电导率随系统尺寸$L$而发散。我们还观察到一个显着减少的实验尺寸的系统的热导率（约80%，在室温下为$L = 2.5$ $μ$ m），当引入了大部分的同位素无序。与格林函数技术得到的结果进行比较，得到的结果与玻尔兹曼描述的热传输。有一个很好的协议，这两种方法之间的系统的实验规模，即使在存在安德森局域化。这是特别有趣的，因为使用玻尔兹曼方程的传输的计算是少得多的计算昂贵的，使得更大的系统可以用这种方法进行研究。
2008-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Ionic Conductivity of Thin Solid Electrolyte Samples: Comparison between Theory and Experiment
对无序离子导体薄样品的非线性电导效应进行了实验和理论研究。根据这一领域的前期工作，用表观跳跃距离分析了钠离子导电玻璃的{ \it实验非线性电导率}。可获得高达43 μ m的值。由于高次谐波电流密度检测，可以排除焦耳加热引起的任何不期望的影响。此外，温度和样品厚度对非线性的影响进行了探讨。从{ \it理论面}出发，对无序跳跃模型中的非线性电导进行了数值分析。对于1D的情况下，甚至可以解析地处理非线性。令人惊讶的是，对于这个模型，表观跳跃距离与系统大小成比例。这一结果表明，在一般情况下，非线性电导率不能解释的表观跳跃距离。该模型的可能的扩展进行了讨论。
2005-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Electrical conductivity in extremely disordered molybdenum oxynitrides thin films
本文报道了在室温下用反应溅射法在Si（100）衬底上生长的氧氮化钼薄膜的化学成分对薄膜电学性质的影响。Ar的分压固定在90%，剩余的10%用混合物N $_2$：O $_2$（从纯N $_2$到纯O $_2$变化）调节。薄膜的晶体结构、电子结构和电输运特性取决于薄膜的化学组成。使用2%以上的氧混合物生长的薄膜具有γ-Mo $_2$ N相并显示超导性。随着氧含量的增加，超导临界温度T $_c$从~ 6.8 K降低到3.0 K以下。另一方面，使用富氧混合物生长的膜超过2%，大多是无定形的。电输运在低温下表现出变程跳变导电的类似超导体的行为。光学性质的分析表明，样品没有确定的半导体带隙，这可能与样品的高度结构无序和宽能量范围内的电子激发有关
2019-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Properties of Disordered LixMoS2 - An Ab-Initio Study
锂化二硫化钼（MoS2）的热性能的原子学研究，并提出了实验确定的各向异性行为的解释和通过平面的热导率。用密度泛函理论（DFT）模拟了不同锂浓度水平的锂离子电池，并评价了它们的结构、电子和热输运性质随锂化程度的变化.规则和无序的锂分布之间的比较，以及实验数据表明，所测得的比的面内通过平面的热导率可以被复制，如果考虑到锂离子的无序。这些结果表明，它不仅是可能的修改的热性能的二硫化钼通过改变锂化的程度，但也通过控制其无序的水平。
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Resonant impurity states in chemically disordered half-Heusler Dirac semimetals
我们解决的电子输运的特点，在散装半Heusler合金与他们的组合物之间的边界线调整拓扑非平凡的半金属和平凡的半导体相。基于相干势近似（CPA）的精确第一性原理计算表明，所研究的体系都具有一组无色散的类杂质共振能级，其中一个能级正好位于Dirac点处.通过Kubo形式主义，我们发现，这些合金的剩余电导率强烈抑制杂质散射，而自旋霍尔电导率表现出一个大的值，这是相当的Pt，从而导致发散的自旋霍尔角。
2015-10-23 cond-mat.mtrl-sci
A Machine Learning Framework for Modeling Ensemble Properties of Atomically Disordered Materials
本文提出结合图神经网络与蒙特卡洛模拟的框架，高效计算无序材料系综性质，并以MXene表面终止无序为例，揭示其对电导率温度依赖的影响及光导率的稳健性。
2025-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Bottleneck Identification in Disordered Nanoporous Materials
纳米多孔材料是用于热电的有前景的平台，因为它们提供高热导率可调谐性，同时保持良好的电性能，这是高效热能转换的关键要求。了解孔排列对热传输的影响对于工程实际材料是至关重要的，其中孔无序是不可避免的。虽然在纳米结构中的热尺寸效应建模方面已经取得了相当大的进展，但由于准确结果所需的模拟时间缓慢，因此在大相空间上筛选此类材料仍然是一个挑战。我们使用密度泛函理论结合玻尔兹曼输运方程，计算无序多孔材料的热导率。通过利用图论和回归分析，我们确定了一组代表声子瓶颈的孔，并获得热传输的描述符，基于这些孔之间的孔-孔距离的总和。这种方法提供了一个简单的工具，以估计声子抑制在现实的多孔材料的热电应用，提高我们的理解无序材料中的热输运。
2017-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Metal Insulator transition in tin doped indium oxide (ITO) thin films Quantum Correction to the electrical Conductivity
掺锡氧化铟（ITO）薄膜在若干应用中被广泛用作透明导体。本文报道了直流磁控溅射ITO薄膜在低温（25-300 K）下的电输运特性。低温霍尔效应和电阻率测试结果表明，ITO薄膜为中度无序（kfl~1）的简并半导体。载流子在这些无序ITO薄膜中的输运是通过离域态进行的。无序效应导致众所周知的金属-绝缘体转变;在110 K下在ITO薄膜中观察到该转变。的金属绝缘体的行为被解释的量子校正的电导率（QCC），这种方法是基于量子力学干涉效应的无序系统。绝缘行为归因于弱局域化和电子-电子相互作用的综合作用。
2016-10-27 cond-mat.mtrl-sci
