Crystal Structure and Phonon Density of States of FeSi up to 120 GPa
本研究通过高压粉末衍射和NRIXS测量至120 GPa，首次发现FeSi在约36 GPa发生非静水应力诱导的B20-B2相变，并证实约12 GPa处压力诱导的金属化与带隙闭合。
2023-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Lithium Diffusion in Li2X(X=O, S and Se): Ab-initio Simulations and Neutron Inelastic Scattering Measurements
我们对Li_2X（X=O，S和Se）进行了从头算晶格动力学和分子动力学研究，以了解这些化合物的离子导电性。在Li_2O的超离子转变温度（约1200 K）范围内进行了中子非弹性散射测量。实验结果表明，超离子跃迁温度附近的光谱发生了显著的变化，这归因于锂的大扩散以及它的大振动振幅。我们确定了化学压强（X原子的离子半径）和超离子转变温度之间的相关性。模拟能够提供Li2X中的离子扩散路径。
2019-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio semi-classical electronic transport in ZnSe: The role of inelastic scattering mechanisms
我们提出了一个详细的从头计算研究半经典输运n-ZnSe使用罗德的迭代方法。深入讨论了各种n-ZnSe样品在低温和室温下的电离杂质、压电、声学形变和极性光学声子散射的夹杂及其相对重要性。我们已经清楚地注意到，非弹性极性光学声子散射是最主要的散射机制在大多数的温度范围。我们的结果是在很好的协议与实验数据的迁移率和电导率在不同的掺杂浓度在较宽的温度范围内。我们还比较了这些结果与松弛时间近似（RTA），这清楚地证明了迭代方法的优越性RTA。
2019-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics and polarization-dependent phonon damping in $α$-phase FeSi$_{2}$ nanoislands
我们测定了在Si（111）表面上外延生长的亚稳态、表面稳定的$α$相FeSi $_2$纳米岛的晶格动力学，其平均高度和宽度分别为1.5至20 nm和18至72 nm。通过反射高能电子衍射、原子力显微镜和X射线吸收光谱等手段对纳米岛的晶体取向、表面形貌和局部晶体结构进行了研究。Fe-部分声子态密度（PDOS），核非弹性散射得到的，表现出显着的阻尼和加宽的光谱特征，降低平均岛的高度。第一性原理计算的偏振投影的Si-和Fe-部分声子色散和PDOS使解纠缠的贡献的$xy$ -和$z$ -偏振声子的实验PDOS。与理论结果的实验数据建模揭示了一个增强的阻尼的$z$极化声子的平均尺寸小于10 nm的岛屿。这一现象归因于低能$z$极化声子与低能表面/界面振动模的耦合。从实验数据中获得的热力学和弹性性质显示出明显的尺寸依赖行为。
2020-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen modes in KH$_2$PO$_4$ under pressure from ab initio calculation and inelastic neutron scattering
本研究通过从头计算与INS实验对比KDP中OH振动模式随压力的变化，发现声子三重态主要源于弯曲模式的组合与泛音，而非伸缩模式，该结论或适用于其他氢键材料。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Electron-hole and plasmon excitations in 3d transition metals: Ab initio calculations and inelastic x-ray scattering measurements
我们报道了3d过渡金属动力学结构因子的全电子含时密度泛函计算和非共振非弹性X射线散射测量。对于小的波矢量，观察到的等离子体激元峰，这是很好地描述了我们的计算。在大的波矢，理论和实验表现出特征的低能电子空穴激发的d字符与存在的d带以下和以上的费米能级。我们的计算，这已经进行了随机相位和绝热局部密度近似，被发现是在显着的协议与测得的动态结构因子的Sc和Cr的能量低于这些材料的半核起始能量（M-边）。
2005-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Study of anharmonicity in Zirconium Hydrides using inelastic neutron scattering and ab-initio computer modeling
在密度泛函理论（DFT）的框架下，从非弹性中子散射（INS）和晶格动力学计算两个方面研究了氢化锆和氘化锆（包括ε-ZrH 2，γ-ZrH和γ-ZrD）中的非谐现象.在三种材料的实验光谱中观察到的谐波多声子带以下的多个尖峰在基于谐波近似的模拟INS光谱中没有出现，表明这些材料中存在很强的非谐性，需要进一步解释。通过探索氢原子和氘原子的二维势能面，求解相应的二维单粒子薛定谔方程，得到了相应的本征频率，详细研究了锆氘化合物的非谐性.所得结果很好地描述了实验INS谱，并显示出在基模的谐波行为和强的非谐性在较高的能量。
2020-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Absence of magnetism in the superconductor Ba2Ti2Fe2As4O: Insights from inelastic neutron scattering measurements and ab initio calculations of phonon spectra
Ba_2Ti_2Fe_2As_4O是一种自掺杂超导体，其Tc ~ 21.5K，与其它铁基超导体不同的是，它不仅含有[Fe_2As_2]层，而且含有导电[Ti_2O]片。该化合物在T ~* ~ 125 K处出现一个跃迁，文献中已初步将其归属于一个可能的密度波序。然而，这种密度波的性质（无论是电荷还是自旋引起的）仍在争论中。Ba 2 Ti 2Fe 2As 4 O的磁性从未被实验证实，这引发了一个问题，即这种超导体是否是非磁性的，或者表现出非常弱的磁性。在这里，我们报告的证据，从非弹性中子散射（INS）测量和从头计算声子谱指向没有磁性Ba 2 Ti 2Fe 2As 4 O。INS测量没有发现声子谱在Tc上有任何明显的变化，在可接近的（Q，E）空间内也没有观察到磁效应，这使得Ba_2Ti_2Fe_2As_4O成为一种非常规的超导体。通过从头计算进一步研究了磁性对描述声子谱的影响。在这种情况下，非磁性计算再现以及测量的声子谱。因此，我们的研究结果表明，超导体Ba_2Ti_2Fe_2As_4O的非磁性和非常规的性质。
2017-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Lattice Behavior of Vanadium Pentaoxide (V2O5): X- Ray Diffraction, Inelastic Neutron Scattering and ab-initio Lattice Dynamics
本文介绍了层状五氧化二钒（V2 O 5）的结构和动力学研究。随温度变化的X射线衍射测量结果表明，在12 ~ 853 K范围内，样品具有高度的各向异性和反常的热膨胀。结果表明，与以往的透射电镜（TEM）和电子能量损失谱（EELS）实验结果相反，未发现α-V2 O 5发生结构相变或分解的迹象。非弹性中子散射测量进行了高达673 K证实了我们的X射线衍射测量的结果。实验数据的分析进行了从头计算晶格动力学计算。通过从头计算揭示了范德华色散和Hubbard相互作用对结构和动力学的重要作用。计算得到的各向异性热膨胀行为与温度依赖的X射线衍射结果吻合较好.根据计算得到的各向异性的Grüneisen参数和弹性系数讨论了各向异性热膨胀和各向异性线性压缩的机理。计算得到的V2 O 5各相的吉布斯自由能用于理解该化合物的高温高压相图。弹性常数（C_（66））随压力的软化表明，在压力作用下α相转变为\b{eta}相的可能是剪切机制。
2017-03-21 cond-mat.mtrl-sci
ab initio informed inelastic neutron scattering for time-resolved local dynamics in molten MgCl2
本研究利用 ab initio 分子动力学建模非弹性中子散射的 Van Hove 关联函数，解析了熔融 MgCl2 中离子输运和溶剂化机制，揭示了离子交换导致的慢解关联现象，并准确恢复了输运系数，为理解皮秒尺度离子动力学与宏观性质的关系提供了新方法。
2023-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of inelastic losses and optical constants
介绍了用从头算方法计算芯能级X射线和电子能谱中的非弹性损耗和振动阻尼。从介电响应函数，我们得到系统相关的自能，非弹性平均自由程，和由于多电子激发的损失，而从动力学矩阵，我们得到的声子谱和Debye-Waller因子。这些发展产生了各种光谱和光学常数从紫外线到X射线能量的非周期性材料，并显着改善了近边缘和扩展的精细结构。
2006-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phonon Spectra in the Parent Superconducting Iron-tuned Telluride Fe$_{1+x}$Te from Inelastic Neutron Scattering and Ab Initio Calculations
本文报道了用中子飞行时间技术测量两种不同x含量（x $\leq$ 0.11）的铁调硫族化合物Fe $_{1+x}$ Te的声子谱的非弹性中子散射结果。热中子能谱法可以在2、40和120 K的扩展Q范围内收集低温斯托克斯能谱，因此涵盖了磁性单斜相和顺磁四斜相。而冷中子允许在140、220和300 K测量高分辨率的反斯托克斯光谱，从而覆盖四氢呋喃相。我们的研究结果证明了自旋-声子耦合行为对所观察到的明显的温度依赖性变化的斯托克斯光谱在整个过渡温度。在另一方面，反斯托克斯光谱揭示了一个明显的硬化的低能量，声学区域，声子谱，加热时，表示一个强大的非谐性和微妙的依赖声子的结构演化内的tetraquinone相。实验结果是伴随着从头计算的声子谱的tetrahn-stokes化学计量相的高分辨率的反斯托克斯光谱的比较。计算包括不同的密度泛函方法。自旋极化和范德华相互作用，被考虑或忽略，单独或相伴，以研究它们各自对晶格动力学描述的影响。我们的研究结果表明，包括范德华相互作用对声子动力学只有轻微的影响，但是，声子谱更好地描述时，自旋极化，在合作的方式与范德华相互作用。
2017-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale-hydride formation at dislocations in palladium: Ab initio theory and incoherent inelastic neutron scattering measurements
氢在钯的位错上排列，形成纳米级的位错，从而改变了振动光谱。一个从头算氢势能模型与Pd邻居距离允许我们预测的振动激发H从绝对零度到室温附近的部分位错和应变。利用氢的平衡分布随温度的变化，我们预测激发谱来解释新的非相干非弹性中子散射测量。在0 K时，位错核心捕获H形成纳米尺寸的Pd，而升高的温度溶解Pd并将H分散在整个体Pd中。
2011-04-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A fully ab initio approach to inelastic atom-surface scattering
提出一种完全基于第一性原理的普适性非弹性原子-表面散射理论，通过直接计算散射原子-电子顶点并应用于氦-Nb(100)体系，纠正现有理论误差，为下一代无损原子束散射实验提供关键指导。
2023-11-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other quant-ph
Solid-like to Liquid-like Behavior of Cu Diffusion in Superionic Cu2X (X=S, Se): An Inelastic Neutron Scattering and Ab-Initio Molecular Dynamics Investigation
Cu 2Se和Cu 2S是具有大扩散系数的超离子导体的优良模型系统，已报道其表现出不同的固-液状Cu离子扩散。在本文中，我们澄清这些化合物的原子动力学与温度相关的从头算分子动力学（AIMD）模拟和非弹性中子散射（INS）实验。利用动力学结构因子和Van-Hove关联函数，我们询问了跳跃时间、跳跃长度分布和相关的扩散系数。在500 K下，我们发现在Cu-Cu_2Se中，Cu跳跃长度与晶体中~3 μ m的第一近邻Cu-Cu距离很好地匹配的固体扩散，并且清楚地定义了涉及Cu振动的光学声子。在700 K以上，跳跃长度分布变成一个宽的最大值，在4 μ m左右，跨越第一和第二相邻的晶格距离，并同时加宽的Cu-声子态密度。此外，高于900 K，Cu扩散变得接近液体状，Cu原子的分布连续连接晶体位点，而涉及Cu运动的振动模式是高度阻尼的，尽管仍然没有完全过阻尼的液体。在低温下，类固体扩散与先前的X射线衍射和准弹性中子散射实验一致，而类液体扩散的高温观察与先前的AIMD模拟一致。我们还报告AIMD模拟在Cu 2S的六方和立方超离子相，并观察类似的固体和液体扩散在低温和高温下，分别。计算的离子电导率与报道的实验值是在公平的协议。
2022-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of mean free paths and stopping powers
本文提出了一种用第一性原理计算方法计算宽能区凝聚态非弹性平均自由程和阻止本领的方法。该方法是基于{ \it从头计算}的介电函数在长波长的限制，使用一个真实的空间格林函数形式主义，连同扩展到有限的动量转移。从这些结果中，我们得到的损失函数和相关的量，如光学振子强度和平均激发能。从多极点表示的介电函数，然后我们得到的电子自能和非弹性平均自由程（IMFP）。最后，使用我们计算的介电函数和Fernán-Varea { \it et al}的光学数据模型，我们获得了碰撞阻止能力（CSP）和穿透范围。结果与半经验方法和实验是一致的。
2006-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Relationship Between Phonons and Thermal Expansion in Zn(CN)2 and Ni(CN)2 from Inelastic Neutron Scattering and Ab-Initio Calculations
已知Zn（CN）2和Ni（CN）2在宽的温度范围内表现出反常的热膨胀。立方的三维连接材料Zn（CN）2的体积热膨胀系数为负（αV = -51 × 10 ~（-6）K ~（-1））而对于Ni（CN）_2，一种四元材料，在二维连接的薄片中，热膨胀系数为负（αa=-7 x 10-6 K-1），但总的热膨胀系数为正（αV=48 x 10-6 K-1）。我们测量了这些化合物的声子谱的温度依赖性，并使用从头计算进行了分析。这两种化合物的光谱显示出很大的差异，不能用涉及Zn（65.38 amu）和Ni（58.69 amu）原子的模式的简单质量重整化来解释。这反映了两种化合物的结构和成键方式完全不同。声子模式和热膨胀系数αV的压力依赖性的计算，用于了解这些化合物中的异常行为。我们的从头计算表明，这是低能量的旋转模式在Zn（CN）2，这是移动到更高的能量在Ni（CN）2，负责大的负热膨胀。测得的声子谱的温度依赖性已被用来估计这两种化合物的总非谐性。对于Zn（CN）2，温度相关的测量（总非谐性），以及我们先前报道的声子谱的压力相关性（准谐性），用于分离在恒定体积下的显式温度效应（固有非谐性）。
2010-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Phonon Coupling and Thermodynamic Behaviour in YCrO3 and LaCrO3: Inelastic Neutron Scattering and Lattice Dynamics
我们报告详细的温度相关的非弹性中子散射和从头晶格动力学研究磁性钙钛矿YCrO 3和LaCrO 3。Cr离子的磁中子散射随温度变化显著，在低动量转移区占主导地位。包括磁相互作用的Ab-Inito计算表明，磁相互作用对低能声子模和高能声子模都有重要影响。我们还表明，YCrO 3的非弹性中子谱模拟的磁振子谱从一个G型反铁磁系统，这是符合以前报道的化合物中的磁性结构。在这两种化合物的从头晶格动力学计算表现出各向异性的热膨胀行为的斜方晶系结构和预测负热膨胀沿晶体a轴在低温下。我们确定负责这种反常行为的非谐声子模式在LaCrO 3涉及低能量La的CrO 6八面体的振动和扭曲。
2020-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy of Resonant Inelastic X-Ray Scattering at the K Edge of Si:Theoretical Analysis
基于从头计算方法，对硅的$K$边缘的共振非弹性X射线散射（RIXS）进行了理论研究.我们计算的RIXS光谱与系统地改变transfered-momenta，入射光子能量和入射光子偏振。我们用Y. Ma { \it et al}.（Phys. Rev. Lett. 74，478（1995）），提供了光谱的定量解释。
2006-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of lattice dynamics of fluoride scheelite LiYF4
我们报告的声子动力学LiYF 4的直接方法，使用第一性原理计算。计算结果与实验结果吻合较好。与非弹性中子散射和拉曼测量相比，注意到两个拉曼活性模式之间的反转。讨论了对应于这些模式的原子位移。拉曼和红外活性基团之间的多重反转存在于360 cm-1以上。计算和分析了总声子态密度和部分声子态密度。
2005-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Response of Correlated Electrons in Solids Probed by Inelastic Scattering Experiments: An Ab Initio Theoretical Perspective
我们目前的从头算理论研究的相关电子在金属（铝，钾，锂）的激发光谱和它们的相互作用与非弹性散射实验的结果。我们解决各种异常的数据中，这最初被视为强动态电子相关的签名，我们表明，相反，异常是由于带结构效应。在我们的密度响应计算的基础理论框架是含时的密度泛函理论，与此计划，我们讨论的K等离子体的寿命，和Al的动力学结构因子。从一个自洽的解决方案的Dyson方程在GW近似的电子自能，我们讨论了在Li的电子动量密度。我们的研究结果和方法指出了一种新的方式来思考在实际材料中的电子激发。未来的主要挑战是正确处理能带结构的真实表示的动力学相关性。
1999-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anharmonic Self-Energy of Phonons: Ab Initio Calculations and Neutron Spin Echo Measurements
我们计算了同位素纯锗在布里渊区X点处声子的非谐自能，并用自旋回波技术测量了它们的非谐自能。实部同意与前，不太准确，天然锗的非弹性中子散射获得的高温数据。对于虚部，我们的结果提供的证据表明，横向声学声子在X点是非常长的寿命在低温下，即其衰变的概率接近零，作为一个不寻常的衰变机制所允许的能量守恒的结果。
2002-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio lattice dynamics simulations and inelastic neutron scattering spectra for studying phonons in BaFe2As2: Effect of structural phase transition, structural relaxation and magnetic ordering
我们已经进行了广泛的从头计算研究声子动力学及其在BaFe 2As 2和相关系统的超导性中可能的作用。将计算结果与非弹性中子散射数据进行比较，非弹性中子散射数据提供了比已发表数据更高的分辨率[Mittal等人，PRB 78 104514（2008）]，特别是在低频下。结构的相变和全部/部分结构弛豫，有和没有磁有序的影响，对计算的振动态密度的报告。声子最好的再现使用弛豫磁结构或实验细胞。几个声子分支的影响，从四方相到正交相的过渡与微妙的结构变化。研究了声子诱导畸变对电子结构和自旋结构的影响。结果表明，对于某些振动模式，费米能级附近的电子分布和自旋布居数发生了显著的变化。在20 meV的实验数据的峰值落入计算的伪间隙区域。这也是我们最近结合经验参数计算的工作中报告的情况[Mittal等人，PRB 78 104514（2008）]。电子和自旋自由度与声子耦合的综合证据与BaFe 2As 2和相关系统中超导性的当前兴趣有关。
2009-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Anharmonic effects in MgB2? A comparative inelastic X-ray scattering and Raman study
通过比较非弹性X射线和Raman散射，结合从头算方法研究了MgB_2的非谐效应。使用高统计和高Q分辨率的测量，我们表明，E2 g模式的线宽是独立的温度沿γ-A。我们表明，与以前的要求相反，拉曼峰能量作为温度增加的函数而降低，这与文献中提供的E2 g模式的所有非谐从头计算的行为不一致。这些发现和X射线测量和从头计算声子谱之间的良好的协议表明，非谐性是不是决定拉曼峰能量的温度行为的主要机制。拉曼E2 g峰的位置和线宽可以用声子自能中的大的动力学效应来解释。根据目前的研究结果，普遍接受的解释减少同位素效应的非谐波效应需要重新考虑。
2007-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio study of angle-resolved electron reflection spectroscopy of few-layer graphene
本文利用第一性原理研究少层石墨烯的角分辨电子反射谱，纳入非弹性效应，证明该方法可确定层数、堆垛类型及扭转双层中的莫尔图案，且预测对比度足以用于实验检测。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Euphonic: inelastic neutron scattering simulations from force constants and visualisation tools for phonon properties
解释复杂系统的振动非弹性中子散射谱常常依赖于理论模型的模拟。从头算代码可以常规地生成力常数，但是需要额外的步骤来与实验光谱进行直接比较。在现代光谱仪上，由于收集的数据量很大，这是一项计算成本很高的任务。此外，由于模拟软件和实验数据分析软件通常不容易相互连接，因此工作流程通常很麻烦。这里介绍一个新的软件包，Euphonic。Euphonic是一个强大的，易于使用和计算效率高的工具，旨在集成到实验软件中，并能够直接与从头算代码的力常数矩阵输出接口。
2022-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Investigating Anomalous Thermal Expansion of Copper Halides by Inelastic Neutron Scattering and Ab-inito Phonon Calculations
我们采用中子非弹性散射测量和从头算方法研究了卤化铜CuX（X=Cl，Br，I）的详细晶格动力学，旨在比较研究它们的热膨胀行为。我们确定的低能量声子软化与压力和负热膨胀负责。这些模式的特征向量分析表明，软化的横向声学模式将导致这些化合物的NTE。计算结果与文献报道的声子谱和热膨胀行为的测量结果非常吻合。高压下的计算进一步揭示了这些化合物的负热膨胀行为的巨大差异与晶胞体积的差异有关。
2016-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Inelastic Neutron Scattering Studies of Phonon Spectra and Simulations in Tungstates, AWO4 (A = Ba, Sr, Ca and Pb)
利用中子非弹性散射实验、从头算密度泛函理论计算和广泛的分子动力学模拟研究了AWO 4（A = Ba，Sr，Ca和Pb）的晶格动力学和高压相变. WO4四面体内部的振动模式发生在与WO4四面体的相对稳定性一致的最高能量处。的中子数据和从头计算被发现是在极好的协议。中子和结构数据被用来开发和验证原子间的潜力模型。该模型被用于经典的分子动力学模拟，以研究它们对高压的响应。我们计算了白钨矿和褐帘石相随压力的变化关系，证实了白钨矿向褐帘石的转变是二级的。随着压力的增加，AO8多面体逐渐变化，而WO4四面体没有明显变化。我们发现四种钨酸盐在高压下都发生了非晶化。这是在良好的协议与现有的实验观察，显示在约45 GPa的BaWO4和40 GPa的CaWO4的非晶化。在非晶化过程中，W原子的配位量突然增加，而A原子周围的双二苯类化合物发生了相当大的畸变。各种原子对的成对关联函数证实了这些观察。我们的观察有助于预测SrWO4和PbWO4的非晶化压力，这还没有实验报告。
2014-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Studies of Liquid and Amorphous Ge
我们回顾了我们以前的工作，在温度T = 1250 K的液态Ge（l-Ge）和T = 300 K的非晶Ge（a-Ge）的动态结构因子S（k，ω），使用从头算分子动力学[Phys.Rev.B67，104205（2003）]。电子能量的计算使用密度泛函理论，主要是在广义梯度近似，连同平面波表示的波函数和超软赝势。我们使用一个64原子细胞周期性的边界条件，并计算平均超过运行高达16 ps。计算的液体S（k，ω）同意定性与细川等人，使用非弹性X射线散射。在a-Ge中，我们发现计算的S（k，ω）与Maley等人的实验结果定性一致。我们的结果表明，从头算方法足以近似计算S（k，ω）在液体和非晶材料。
2004-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics of endotaxial silicide nanowires
自组织硅化物纳米线被认为是未来纳米电子学的主要组成部分，并得到了广泛的研究。在纳米结构中，晶格振动波（声子）与大块晶体中的晶格振动波（声子）严重偏离，这导致了热力学、弹性、电子和磁性的异常。因此，这些材料的物理性质的透彻理解需要作为纳米线尺寸的函数的晶格动力学的全面调查。我们对内轴FeSi $_2$纳米线进行了系统的晶格动力学研究，形成了亚稳态的表面稳定的$α$ -相，它们面内嵌入Si（110）表面。纳米线的平均宽度范围为24至3 nm，它们的长度范围为几个$μ$ m至约100 nm。Fe-部分声子态密度，通过核非弹性散射得到的，表现出扩大的光谱特征与减少纳米线宽度。沿着纳米线和穿过纳米线获得的实验数据揭示了显著的振动各向异性，其起源于Si（110）表面上的四元$α$ -FeSi $_2$晶胞的特定取向。第一性原理计算的结果与实验数据完全一致，并允许一个全面的理解的晶格动力学的内轴硅化物纳米线。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio and nuclear inelastic scattering studies of Fe$_3$Si/GaAs heterostructures
通过DFT和核非弹性散射研究Fe$_3$Si/GaAs界面，发现Fe磁矩沿[110]方向排列，混合Fe-Si界面构型最佳重现10 meV以下声子态密度反常增强。
2019-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diffuse scattering in ice Ih
冰Ih，从冰下湖沃斯托克吸积冰层（3621米深）提取的单晶进行了研究，通过扩散X射线散射和非弹性X射线散射。漫散射被确定为主要是非弹性和合理化的从头计算的有序冰XI近似的框架。与蒙特卡洛建模，我们的数据允许重新考虑以前可用的重冰的中子漫散射数据的热漫散射和静态无序贡献的总和。
2014-05-03 cond-mat.mtrl-sci
High-Temperature Phonon Spectra of Multiferroic BiFeO3 from Inelastic Neutron Spectroscopy
我们报告非弹性中子散射测量的声子谱在一个纯粉末样品的多铁性材料BiFeO 3。在高温范围内研究了Neel（T_N ~ 650 K）和Curie（T_C ~ 1100 K）温度范围内声子动力学的变化。实验结果是伴随着从头晶格动力学模拟的声子态密度，使微观解释所观察到的数据。计算很好地再现了所观察到的振动特征，并提供了部分原子振动分量。我们的结果清楚地揭示了三个不同的相变的签名无论是在衍射图案和声子谱。发现声子模受相变温度的影响最大。在低于分解极限（T_D ~ 1240 K）的温度下存在不同的结构变化的光谱证据是明确的，表明强烈的结构变化可能与氧空位以及伴随的Fe ~（3+）到Fe ~（2+）的还原和自旋跃迁有关。
2012-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Momentum-dependent resonant inelastic X-ray scattering at the Si K edge of 3C-SiC: A theoretical study on a relation between spectra and valence band dispersion
我们从理论上证明了具有相当大动量转移的共振非弹性X射线散射（RIXS）可以用来研究宽带材料的价带色散。我们以3C-SiC的Si K边缘处的RIXS为典型例子。RIXS谱是在从头计算的基础上，通过系统地改变转移动量、入射光子偏振和入射光子能量来计算的。我们发现，光谱很大程度上依赖于转移动量和入射光子的偏振，光谱中的峰对应于价带的能量。我们的结论是，价带的能量色散的信息可以提取从转移动量的RIXS谱的依赖。这些发现为RIXS在研究宽带材料能带结构时的进一步应用提供了依据。
2009-09-21 cond-mat.mtrl-sci
\textit{Ab initio} study on spin fluctuations of itinerant kagome magnet FeSn
Kagome反铁磁金属FeSn已经成为探索新电子态的一个有吸引力的平台，如拓扑Dirac态和局域电子形成平坦带。在Kagome磁系统中应用简化的Heisenberg模型，除了电子性质外，还提出了Dirac磁振子和平坦磁振子带的概念. FeSn的非弹性中子散射研究发现，低能磁振子有很好的色散，高能磁振子有很强的阻尼，不能用局域自旋模型来解释.本文利用线性自旋波理论和含时密度泛函微扰理论研究了FeSn的自旋涨落。通过计算自旋波谱与Stoner连续谱的比较，明确地表明高能磁振子的阻尼是由于朗道阻尼，而M点和K点处出现的高能类光磁振子分支是由于这些区域较低的Stoner激发强度造成的.
2022-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Sodium Diffusion and Dynamics in Na2Ti3O7: Neutron Scattering and Ab-initio Simulations
我们已经进行了准弹性和非弹性中子散射（QENS和INS）测量从300 K到1173 K调查钠扩散和相关的主机动力学在Na2Ti3O7。QENS数据表明，Na原子在1173K发生了局域跃迁.从头算分子动力学（AIMD）模拟补充了测量结果，并显示了1500 K以上沿a轴的一维长程扩散。模拟结果表明，间隙位置的占用是长程扩散的关键。轻推弹性带（NEB）计算证实，激活能势垒是最低的扩散沿a轴。在实验声子谱的峰值在10和14毫电子伏的Na动力学，消失变暖，这表明低能量声子显着有助于大钠振动振幅在升高的温度下，提高了钠跳跃的概率占主导地位。我们还计算了声子的模Grüneisen参数，从而计算了体积热膨胀系数，这被发现是在良好的协议与现有的实验数据。
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Dynamics and Thermal Expansion Behavior in Metal Cyanides, MCN (M=Cu, Ag, Au): Neutron Inelastic Scattering and First Principles Calculations
本文报道了准一维金属氰化物MCN（M=Cu，Ag和Au）声子谱的温度依赖性测量。用从头算晶格动力学方法研究了这些化合物的声子谱和反常热膨胀行为。我们提出了声子模式行为的差异来解释三种化合物之间的热膨胀行为的差异。研究发现，在Cu和Ag化合物中，链滑动模式对沿c轴的负热膨胀贡献最大，而在Au化合物中，链滑动模式对沿c轴的正热膨胀贡献最大.几个低能横模导致所有化合物沿a和b轴的正热膨胀。计算的弹性常数和玻恩有效电荷与这些金属氰化物之间的键合性质的差异。
2015-10-29 cond-mat.mtrl-sci
First-principles description of pumped inelastic X-ray scattering: example of K-edge RIXS in graphite
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；European Theoretical Spectroscopy Facility (ETSF)（欧洲理论光谱设施）
提出基于第一性原理的框架，结合BSE和RT-TDDFT，预测光泵浦材料中RIXS信号，以石墨K边为例验证了角度依赖性与实验一致。
2026-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Thermal Expansion, Negative Linear Compressibility and High-Pressure Phase Transition in ZnAu2(CN)4: Neutron Inelastic Scattering and Lattice Dynamics Studies
我们提出了温度依赖的非弹性中子散射测量，伴随着声子谱和弹性性质作为压力的函数的从头计算，以了解声子的非谐性，并研究负热膨胀和负线性压缩行为的ZnAu 2（CN）4的机制。根据涉及Zn（CN）4-Au-Zn（CN）4键的弯曲的特定非谐模式来确定该机制。高压相变在约2 GPa的也进行了研究，并发现有关软化的声子模式在L点的布里渊区边界和它的耦合与一个区中心声子和一个M点声子在环境压力相。虽然相变主要由L点软声子模式驱动，这通常导致具有2 × 2 × 2超晶胞的二级跃迁，但在本情况下，该结构接近导致弱一级跃迁的弹性不稳定性。
2017-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio dielectric response function of diamond and other relevant high pressure phases of carbon
利用密度泛函理论和多体微扰理论计算了碳的金刚石、体心立方金刚石（bc 8）和六方金刚石（朗斯代尔石）相的电子结构和介电性质，重点研究了高压物理和热致密物质中相关固相的激子图像。我们还讨论了再现的非弹性X射线散射光谱的能力，与现有的模型相比，在最近的X射线散射实验的碳和碳轴承材料在兆巴范围。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
LDA+DMFT approach to resonant inelastic x-ray scattering in correlated materials
采用基于局域密度近似+动力学平均场论（DMFT）的$ab$ $initio$方法，计算研究了关联3 $d$过渡金属氧化物的$L$边缘共振非弹性X射线散射（RIXS）.本方法基于Anderson杂质模型，在DMFT中采用优化的连续浴，是对团簇模型的扩展，包括了电子-空穴对激发和材料-比荷-转移激发，并具有较少的经验参数。我们发现一个很好的协议与现有的实验数据。讨论了RIXS谱中相关带与类荧光特征之间的关系。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polarized resonant inelastic x-ray scattering as an ultra-fine probe of excited states in La2CuO4
X射线吸收是探测给定边缘处的未占据态密度的标准方法。在这里，我们表明，极化共振非弹性X射线散射在La_2CuO_4中的铜K-边缘是非常敏感的环境中的铜原子和精细结构的铜4p态密度。结合从头算和多体簇计算，首次在这样的背景下，显示出显着的协议与实验。特别是，我们确定了一个非本地的效果，即过渡到场外铜3d状态。
2005-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Incommensurate and Commensurate Antiferromagnetic Spin Fluctuations in Cr and Cr Alloys from Ab Initio Dynamical Spin Susceptibility Calculations
本文提出了一种有限温度下固体动态顺磁自旋极化率的从头计算方法。它是基于时间依赖的密度泛函理论，并采用电子多重散射形式主义。研究了顺磁Cr和成分无序Cr_（95）V_5和Cr_（95）Re_5合金中的无公度和公度反铁磁自旋涨落及其与费米面嵌套的关系。我们发现自旋涨落可以用一个过阻尼振子模型来描述。与非弹性中子散射数据吻合良好。
2000-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab Initio Approach to Second-order Resonant Raman Scattering Including Exciton-Phonon Interaction
通过晶体固体对光的非弹性光的散射获得的拉曼光谱包含来自一阶振动过程（例如，一个声子的发射或吸收，振动量子）以及涉及至少两个声子的高阶过程的贡献。在第二阶，与整个声子谱的耦合引起可能强烈依赖于激发能的响应，并反映更难以解释的复杂过程。特别地，激子（即束缚电子-空穴对）可以增强光的吸收和发射，并且在共振条件下与声子强烈耦合。我们设计并实现了一个第一性原理方法来计算二阶拉曼散射，将介电响应和声子本征态从密度泛函理论和多体理论。我们证明了我们的方法的情况下，硅，相关的频率相关的相对拉曼强度，这是在很好的协议与实验，不同的振动和区域的布里渊区。我们表明，激子-声子耦合，计算从第一原理，确实强烈影响共振条件下的光谱。因此，分析二阶拉曼光谱的能力提供了对这种相互作用的直接洞察。
2017-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Nuclear quantum effects in ab initio dynamics: theory and experiments for lithium imide
由于质量小，氢原子即使在室温下也表现出强量子行为。在第一性原理计算中包括这些效应是具有挑战性的，因为常规技术需要巨大的计算工作量。在这里，我们提出了第一个从头算应用最近开发的随机计划，它允许近似核量子效应便宜。用非弹性中子散射实验测量了一种储氢材料亚胺锂的质子动量分布，并与量子恒温从头算动力学的结果进行了比较。我们获得有利的理论和实验之间的协议，这种纯粹的量子力学性质，从而表明，它是可能的，以改善复杂的含氢材料的建模，而无需额外的计算工作。
2010-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spin-Phonon Coupling and High Pressure Phase Transitions of RMnO3 (R= Ca and Pr): An Inelastic Neutron Scattering and First Principle Studies
我们报告的非弹性中子散射测量超过7-1251 K的CaMnO 3覆盖各种相变，和超过6-150 K的PrMnO 3覆盖的磁性转变。CaMnO 3中20 meV附近和PrMnO 3中17 meV附近的激发被发现与磁起源有关。尽管这两种化合物的结构相似，PrMnO 3的中子非弹性光谱在150 K时表现出广泛的功能，不像CaMnO 3的光谱中定义明确的峰。这可能是由于两种化合物的相互作用性质不同（磁性和Jahn-Teller畸变）。使用从头算声子计算对观察到的声子谱进行了解释和分析。我们还讨论了压力对CaMnO 3和PrMnO 3正交相结构畸变的影响。在施加压力时，我们发现Mn-O距离的变化是各向同性的CaMnO 3和高度各向异性的PrMnO 3。计算的结构作为压力的函数在PrMnO 3中显示，抑制Jahn-Teller畸变和绝缘体到金属的转变同时发生。我们的计算表明，这种转变可能不会与文献中报道的20 GPa以上的四相的发生，因为四相被发现是动态不稳定的，虽然它被发现是积极的正交相高于20 GPa的青睐。CaMnO 3在60 GPa压力下不发生任何相变。
2015-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Connections between resonant inelastic x-ray scattering and complementary x-ray spectroscopies: probing excitons at Al K and L$_1$ edges of $α$-Al$_2$O$_3$
本研究利用全电子BSE第一性原理方法计算α-Al₂O₃的Al K边和L₁边XAS、X射线拉曼及RIXS光谱，揭示激子前峰的偶极禁戒本质及RIXS的类拉曼与荧光两种区域。
2024-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Inelastic Scattering from Core-electrons: a Multiple Scattering Approach
实空间多重散射（RSMS）方法被应用于模拟宽能谱范围内深核电子能级的非共振非弹性散射。这种方法是适用于非周期性或周期性的系统一样，并结合从头算，自洽的电子结构和最终状态的影响。该方法推广到有限动量转移广泛用于模拟X射线吸收光谱（XAS）的方法，包括近边光谱和扩展的精细结构。计算可以用来分析实验结果的非弹性散射从核心电子使用无论是X射线光子（NRIXS）或电子（EELS）。在低动量传递区（偶极极限），这些非弹性损耗谱与XAS的谱成正比。因此，它们的分析可以提供关于系统的电子和结构性质的类似信息。有限的动量传递的结果产生额外的信息，关于双极，四极，和更高的耦合。我们的结果与实验和其他理论计算进行了比较。
2005-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dynamic Structure Factor of Liquid and Amorphous Ge From Ab Initio Simulations
用从头算分子动力学计算了温度T = 1250 K时液态Ge（l-Ge）和温度T = 300 K时非晶态Ge（a-Ge）的动态结构因子S（k，ω）。电子能量的计算使用密度泛函理论，主要是在广义梯度近似，连同平面波表示的波函数和超软赝势。我们使用一个64原子细胞周期性的边界条件，并计算平均超过运行高达16 ps。计算的液体S（k，ω）同意定性与细川等人，使用非弹性X射线散射。在a-Ge中，我们发现计算的S（k，ω）与Maley等人的实验结果定性一致。我们的结果表明，从头算方法足以近似计算S（k，ω）在液体和非晶材料。
2003-01-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Role of resonant inelastic x-ray scattering in high-resolution core-level spectroscopy of actinide materials
本文简要介绍了利用共振非弹性X射线散射（RIXS）技术在硬、软X射线波段研究锕系元素电子结构的先进X射线光谱技术的应用。重点研究了铀化合物U L边和M边的高能量分辨X射线吸收近边结构（XANES）、核-核和核-价RIXS谱。利用密度泛函理论和从头算有限差分法（FDMNES）等理论方法，分析了该体系的光谱特征。与所提出的结果，实验技术和理论方法的能力和局限性进行了讨论。
2013-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Role of Phonons in Li-Diffusion, Thermal Expansion and Phase Transitions in beta-eucryptite: Inelastic Neutron Scattering and Lattice Dynamics Studies
β锂霞石（LiAlSiO 4）具有一维超离子导电性和各向异性的热膨胀行为。我们在300 - 900 K温度范围内进行了β-锂霞石的非弹性中子散射测量，并用从头算密度泛函理论方法计算了声子谱。计算出的能量分布的合作锂离子位移表明，在高温阶段的锂离子沿六方c轴的优先运动。然而，当在晶体中引入肖特基缺陷时，Li离子扩散的能垒显著降低。此外，声子谱的各向异性应力依赖性的计算，以获得沿各个轴的热膨胀行为。计算结果表明，低能声子模的Gruneisen参数在10 meV附近具有较大的负值，并控制着沿a轴和c轴的负热膨胀行为.另一方面，各向异性弹性以及在30至70 meV范围内的高能量模式的Gruneisen参数的各向异性正值负责a-b平面中的正热膨胀和沿c轴的负膨胀。声子模偏振矢量的分析揭示了反常热膨胀行为的机理。我们扩展了研究，讨论了在布里渊区的软声子与所观察到的高压和高温相变的文献报道的关系。
2016-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Direct measurement of the longitudinal exciton dispersion in hBN by resonant inelastic x-ray scattering
本研究结合共振非弹性X射线散射、电子能量损失谱与从头算计算，识别出六方氮化硼的最低纵向激子并测定其不同方向的色散，验证了两种谱学结合研究材料电子激发的潜力。
2025-01-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phonons and Stability of Infinite-Layer Iron Oxides SrFeO2 and CaFeO2
我们提出了详细的从头晶格动力学分析的Fe-O无限层化合物CaFeO 2和SrFeO 2在各种磁性配置。这表明在SrFeO 2中的强自旋-声子耦合与CaFeO 2的情况相反。SrFeO 2上的粉末中子非弹性散射实验也进行了从5 K到353 K的反铁磁相，并使用从头计算分析。这表明在300 K以上理想的无限平面结构发生了畸变。根据我们对SrFeO 2作为体积函数的从头算计算，我们认为SrFeO 2在300 K以上的变形与环境条件下CaFeO 2中已知的变形相似。CaFeO 2的平面结构的畸变涉及平面晶胞的加倍，这通常可以预期是由于M点（1/2 1/2 0）处的软声子模式。然而，我们的从头算结果却显示出反常的现象：所有的M点（1/2 1/2 0）声子都是稳定的，但两个稳定的M3+和M2-模与一个不稳定的Bu模在带中心非谐耦合，导致了晶胞加倍和畸变结构.在这两种化合物的磁交换相互作用已计算的基础上的理想的平面结构（P4/mmm空间群）和Bu声子模式的振幅增加。这表明，磁交换相互作用显着减少与失真的增加。我们已经扩展了从头算声子计算的高压，这表明，在20 GPa以上的压力，未扭曲的平面CaFeO 2变得动态稳定。我们还报告计算的声子谱SrFeO 3具有立方结构，这是有用的理解的作用，在Fe原子周围的氧原子相对于平面SrFeO 2的几何形状的差异。
2015-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of resonant inelastic x-ray scattering at the $K$ edge in NiO
本文应用作者提出的理论分析了反铁磁绝缘体NiO中Ni $K$边的共振非弹性X射线散射谱。它是基于Keldysh格林函数形式主义，并在玻恩近似下处理中间态的核-空穴势。在多轨道紧束缚模型的基础上，我们在Hartree-Fock近似下计算了单粒子能带。使用这些能带连同从从头计算能带结构计算的态密度的$4p$，我们计算作为能量损失的函数的RIXS强度。通过考虑电子相关的无规相位近似（RPA），我们得到定量的协议与实验RIXS光谱，其中包括突出的两个峰附近的5 eV和8 eV，前者表现出相当大的色散，而后者表现出没有色散。我们解释的峰值作为一个频带到频带的过渡增强RPA相关的结果。
2006-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
