Quasi-ballistic electron transport in double-wall carbon nanotubes
研究了双壁碳纳米管（DWNT）中的室温准弹道电子输运。通过将DWNTs浸入液态汞中来测量电导对长度的依赖性。电导图显示平台，表明电极-管-电极电阻对连接纳米管长度的弱依赖性。我们推断约80%的DWNTs的平均自由程在0.6和10微米之间，这与基于声学声子和无序的电子散射的计算结果非常一致。
2004-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Hot Carrier Dynamics in Photoexcited Gold Nanostructures: Role of Interband Excitations and Evidence for Ballistic Transport
利用金属纳米结构中的短寿命光激发电子-空穴对有可能定义光电子学的新阶段，从而能够控制用于光捕获、光检测和光致发光的非热机制。然而，到目前为止，这些光激发载流子的时空动力学和运输仅定性表征。等离子体激元激发已被广泛视为产生非热热载流子的有效机制。尽管有许多实验，结论性的证据阐明和量化的热载流子产生，运输和注入的全部动力学尚未报道。在这里，我们结合实验测量与耦合的第一性原理电子结构理论和玻尔兹曼输运计算提供前所未有的洞察内部量子效率，因此内部物理，热载流子在光激发金（Au）-氮化镓（GAN）纳米结构。我们的研究结果表明，在20 nm厚的Au纳米结构中产生的光激发电子冲击弹道上的Au-GaN界面。这一发现表明，热载流子的能量可以从金属纳米结构中利用，而不会通过热化而产生大量损失。测量和计算还揭示了金属能带结构在等离子体纳米天线的带间阈值以上的能量下的热载流子产生中的重要作用。综上所述，我们的研究结果推进了对现实尺度的金属纳米结构中的激发载流子动力学的理解，并为设计在弹道机制中操作的新型光电子器件奠定了基础。
2017-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strain-induced exciton mobility in layered WS2 from first principles
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本研究通过从头原理计算，揭示了单层WS₂中应变诱导的激子迁移特性，发现超球面传播和异常扩散现象，为二维材料中激子动力学调控提供了理论依据。
2025-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-ballistic, nonequilibrium electron distribution in inhomogeneous semiconductor structures
我们报告的准弹道输运在深亚微米，不均匀的半导体结构的研究，重点分析的签名中发现的完整的非平衡电子分布。我们对n（+）-n（-）-n（+）GaAs结构模型的Poisson-Boltzmann方程进行了自洽的数值计算，并给出了实际的能量依赖散射。我们表明，在一般情况下，电子分布显示显着的，温度依赖性的扩大和明显的结构中的高速尾部的分布。所观察到的特性具有很强的空间依赖性，与散射的能量依赖性有关，以及这些系统中的大的不均匀电场变化。我们表明，在这种准弹道制度，高速尾部结构是由于纯弹道输运，而强大的展宽是由于电子散射内的通道，并在源（漏）接口。
2005-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic conductance of magnetic Co and Ni nanowires with ultrasoft pseudo-potentials
将基于散射的开放量子系统弹道电导计算方法推广到超软赝势描述的磁性过渡金属。作为一个应用，我们提出了量子力学电导计算单原子钴和镍纳米线的磁化反转。我们发现，在钴和镍纳米线，在费米能量，$d$电子的电导被阻止的磁化反转，而$s$状态（一个自旋）是完美的传输。$d$电子在费米能级以下的小能量窗口中具有非零透射。在这里，传输在Ni中比在Co中大。
2004-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic Spin Injection from Fe into ZnSe and GaAs with a (001), (111), and (110) orientation
本文用第一性原理计算研究了Fe/GaAs和Fe/ZnSe（001），（111）和（110）三种取向的自旋注入.我们发现Fe少数自旋态与半导体导电态的对称性失配可以导致通过（001）界面的电流的极高自旋极化，用于热注入和热注入过程。在（111）和（110）界面上不存在这种对称性失配，在那里发现了较小的自旋注入效率.发现界面态的存在降低了电流自旋极化，无论有无肖特基势垒.最后，更高的偏置也会影响自旋注入效率。
2003-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic conductance of Ni nanowire with a magnetization reversal
将Choi和Ihm提出的计算开放量子系统弹道电导的方法推广到磁性过渡金属。该方法已实现与超软赝势和平面波基组中的DFT-LSDA从头算方案。本文采用量子力学方法计算了单自旋反转的单原子镍纳米线的电导。我们发现，自旋反转块的导电$d$电子在费米能量的镍纳米线。另一方面，两个$s$电子（每个自旋一个）在整个能量窗口中完全传输，总电导为$2G_0$。这些结果与最近的实验数据的相关性进行了讨论。
2003-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Voltage-tunable lateral shifts of ballistic electrons in semiconductor quantum slabs
研究了弹道电子通过半导体量子板时的横向位移可以是正的也可以是负的，这类似于透射光束通过介质板时的反常横向位移。提出了位移为负的必要条件。结果表明，横向位移不仅与半导体量子板的结构参数有关，还与入射角和入射能量有关。数值计算进一步表明，外加电场可以将横向位移从负向正调谐。这种电压可调的横向位移在量子电子器件中具有潜在的应用前景。
2009-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of ballistic and chemical effects in the formation of structural defects for Sn and Pb implanted silica
用软X射线吸收谱和发射谱研究了Sn和Pb离子注入SiO2的电子结构。我们表明，使用参考化合物和从头计算，Pb-O和Sn-O相互作用的存在下，可以检测到在前边缘区域的氧K-边XAS。通过对这种相互作用敏感的前边缘区的分析，我们发现Pb注入主要导致Pb原子的聚集。相反，在使用相同条件的Sn注入的情况下，存在强的Sn-O相互作用，表明Sn与氧配位。两种离子类型之间的不同结果解释使用弹道的考虑和密度泛函理论计算。我们发现，在SiO2中的Si网站取代Pb需要更多的能量比取代Sn在这些相同的网站，主要是由于较大的尺寸的Pb离子。从这些计算的形成能，很明显，Pb需要远高于Sn的温度才能溶解在SiO2中。这些结果有助于解释植入后发生的复杂过程并确定最终产品。
2012-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Spin Injection: Interface Resistance in Fe/Semiconductor Junctions Calculated from First Principles
我们从第一性原理计算了Fe/GaAs和Fe/ZnSe（001）自旋注入结的电流自旋极化和界面电阻，包括肖特基势垒的可能性。从我们的界面电阻的结果，我们估计有效的自旋注入所需的势垒厚度，如果该过程是非弹道。
2002-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic phenomena, spin-orbit effects, and Landauer conductance in Pt nanowire contacts
铂单原子纳米线被预测为自发地发展磁性，包括通过自旋轨道耦合的相当大的轨道矩和巨大的磁各向异性。我们在这里提出了一个完全相对论（包括自旋轨道耦合）赝势密度泛函计算的电子和磁性，和Landauer弹道电导的Pt模型纳米接触组成的短纳米线段之间的Pt引线或提示，由散装飞机。即使很短，并且尽管使用了Pt/Pt引线，纳米接触也被发现是局部磁性的，其磁化强度严格平行于其轴。特别是在应变下，翻转整体自旋方向的能垒预计为数十meV高，因此相应的阻塞温度大，建议使用静态Landauer弹道电导计算。我们进行了这样的计算，发现包含自旋轨道耦合和磁性降低了约$15\div20$ %的弹道电导，相对于双金属的情况下，产生$ G\sim 2 G_0$（$G_0=2e^2/h$），在良好的协议与断裂结的结果。这种极不寻常的自发磁性纳米接触的自旋过滤性能进行了分析。
2008-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ballistic transport in narrow graphene strips
我们调查的电子-声子耦合，散射率，和平均自由程的边缘石墨烯带宽度的顺序为10 nm。我们对这些石墨烯纳米带的计算显示了与单壁碳纳米管（SWNTs）的预期相似性和由于Dirichlet边界条件而抑制的电子-声子散射，该边界条件禁止SWNTs中存在的一个主要背散射通道。由于后向散射所需的声子波矢较大，低能声声子散射在室温下呈指数小。我们发现在我们的模型中，电子-声子平均自由程是成比例的纳米带的宽度，大约是70 $μ$ m的11 nm宽的纳米带。
2007-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction of a CO molecule with a Pt monatomic wire: electronic structure and ballistic conductance
我们进行了第一性原理密度泛函研究的单原子Pt线和CO分子之间的相互作用，比较不同的吸附配置（桥，在顶部，取代，倾斜桥）的能量和讨论的影响自旋轨道（SO）耦合的电子结构和弹道电导的这些系统（桥和取代）。我们发现，当线是无应变的，桥配置是积极的青睐，而取代的几何形状成为可能，只有在旁边的CO的Pt-Pt键断裂后。的相互作用可以描述由捐赠/回捐赠过程类似的发生时，CO吸附在过渡金属表面，这仍然是有效的，也存在SO耦合的图片。分子在桥和顶部位置上的吸附并没有大大降低（无尖端）纳米线的弹道电导，但在替代情况下显示出显着下降。由于SO耦合导致的电子结构的差异只在远离费米能级的能量处影响传输，使得完全相对论电导和标量相对论电导没有显着差异。
2008-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shot noise in magnetic tunnel junctions from first principles
本文用波函数匹配法计算了弹道和无序Fe/MgO/Fe隧道结中的散粒噪声。对于不超过5个原子层的隧道势垒，我们发现作为磁配置的函数的Fano因子的抑制。对于较厚的MgO势垒的散粒噪声被抑制到阈值偏置指示共振隧穿的开始。当考虑界面无序时，我们发现与最近的实验非常吻合
2011-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Modeling tunnel field effect transistors - from interface chemistry to non-idealities to circuit level performance
我们提出了一个准解析模型的隧道场效应晶体管（TFSFET），其中包括微观物理和化学的接口和非理想性。通过修改氧化物隧穿的Simmons方程计算弹道带间隧穿电流，其中我们在横模上积分WKB隧穿电流。我们扩展西蒙斯方程有限的温度和非矩形障碍，使用两个带模型的通道材料和分析通道电位分布从泊松方程。通过混合密度泛函理论计算对双能带模型进行参数化，并利用能带展开技术将其扩展到随机合金。我们的准解析模型与弹道量子输运计算结果定量一致。在弹道隧道电流的顶部，我们将更高阶的过程中产生的结耦合的频带，特别是界面陷阱辅助隧穿和俄歇生成过程。我们的研究结果表明，这两个过程显着影响关闭状态特性的TFRES-Auger，特别是目前即使是完美的接口。我们表明，我们的微观模型可以用来量化的TFET的原子界面质量的性能。最后，我们使用我们的模拟来量化电路级指标，如能耗。
2018-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Time-domain observation of ballistic orbital-angular-momentum currents with giant relaxation length in tungsten
该研究通过光激发 Ni|W|SiO₂ 叠层并观测太赫兹电流，证实钨中存在衰减长度约80 nm的弹道轨道角动量电流及其界面高效电荷转换。
2023-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interaction of a CO molecule with a Pt monoatomic chain: the top geometry
最近的实验表明，Pt纳米接触和纳米线的电导可测量地减少CO的吸附。我们提出的DFT计算的电子结构和弹道电导的Pt单原子链和CO分子吸附在顶部的位置。我们发现，主要的电子分子链相互作用发生通过$5σ$和$2π^{\star}$轨道的分子，参与捐赠/回捐赠过程类似的过渡金属表面上的CO。单原子链的理想弹道电导在吸附CO后适度降低约1.0 G_0（从4 G_0到3.1 G_0）。通过重复所有有和没有自旋轨道耦合的计算，无论是在链-分子相互作用机制还是在电导中，都没有出现实质性的自旋轨道诱导的变化。
2008-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Fullerene-based molecular nanobridges: A first-principles study
基于传统的量子化学计算，我们实现了{ \em ab-initio}方法来研究纳米接触中的电输运。我们说明了我们的技术计算电导的C $_{60}$分子以各种方式连接到Al电极，其特征在于在原子水平上。正确估计电流的核心是精确了解分子和金属之间的局部电荷转移，这反过来又保证了费米能级相对于分子轨道的正确定位。与我们的预期相反，弹道输运似乎发生在这个系统中。
2001-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite-size effects of electron transport in PdCoO$_2$
最近在单晶铜铁矿金属中观察到了广泛的非常规输运现象。在这里，我们提出了一个理论框架来阐明电子输运使用的各向异性玻尔兹曼输运方程的第一性原理计算和数值模拟相结合。以PdCoO $_2$为模型体系，研究了不同温度下的电子和声子散射机制，建立了准粒子的平均自由程体系.我们对待各向异性费米表面明确数值获得实验上可访问的传输可观的，“扩散”，“弹道”和“流体动力学”的运输制度限制之间的桥梁。我们说明了“准弹道”和“准流体动力学”制度之间的区别是具有挑战性的，往往需要定量的性质。从第一性原理计算，我们填充由此产生的输运制度图，并演示如何费米面取向增加了复杂性，在微尺度设备中观察到的传输签名。我们的工作提供了关键的见解开放的六边形费米表面上的微观相互作用机制，并建立其连接到有限尺寸通道中的宏观电子输运。
2021-06-01 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
From Fundamental First-Principle Calculations to NanoEngineering Applications: Review of the NESSIE project
本文概述了现代第一性原理计算如何能够充分满足大规模电子结构模拟中对更高水平的数值精度和高性能的需求，并开创了大量新兴纳米材料中量子多体效应的基础研究。
2020-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Tailoring tunnel magnetoresistance by ultrathin Cr and Co interlayers: A first-principles investigation of Fe/MgO/Fe junctions
本文系统地研究了Fe（001）/MgO/Fe（001）磁性隧道结中Co和Cr中间层的电子结构和输运性质随中间层厚度的变化。自旋相关的弹道输运计算的结果显示选项，具体操纵隧道磁阻比。电阻面积积和隧道磁电阻比随Cr厚度的变化呈现单调的趋势，并有明显的振荡。这些调制直接解决和解释的Cr膜中的磁结构和复杂的能带结构的影响。嵌入式Co夹层的特性是相当大的影响，由本地电子结构分析的界面共振。
2010-01-13 cond-mat.mtrl-sci
First Principle Study of Electron Transport in Single-Walled Carbon Nanotubes of 2 to 22 nm in Length
提出了一种基于量子化学从头算方法的延伸方法。它允许使用混合密度泛函理论研究单壁碳纳米管（SWCNTs）的电子结构和相干电子输运性质的长度为22 nm的。22纳米长的单壁碳纳米管，由超过一万个电子组成，是有史以来在如此复杂的全电子水平上研究的最大的碳纳米管。有趣的振荡行为的能隙相对于纳米管的长度被揭示。计算的单壁碳纳米管的电流-电压特性与最近的实验结果非常吻合。这证实了实验观察，即15 nm长的SWCNT仍然主要是弹道输运装置。所提出的延长方法为纳米和生物电子学的第一性原理研究打开了一扇新的大门。
2005-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Identification of Potential Replacement Materials for Lead in CH3NH3PbI3 using First Principle Calculations
由于铅在有机-无机混合卤化物中的毒性，需要铅的替代材料以促进其广泛的光伏应用。在这里，第一性原理计算用于从元素周期表中筛选一些元素。
2015-05-06 cond-mat.mtrl-sci
First principles phonon calculations in materials science
声子在动力学行为和热学性质中起着至关重要的作用，是材料科学的核心问题。第一原理声子计算的重要性不能过分强调。Phonopy是作者开发的一个开放源代码，已在世界范围内得到广泛应用。在这里，我们演示声子的基本方程的性质，并显示例子如何声子计算应用于材料科学。
2015-06-29 cond-mat.mtrl-sci
