Multiple Spin-Phonon Relaxation Pathways in a Kramer Single-Ion Magnet
本文用第一性原理研究了Co（II）单离子磁体分子晶体中的自旋-声子弛豫。我们的研究将电子结构计算与机器学习力场相结合，并在原子过程方面揭示了Orbach和Raman弛豫通道的性质。我们发现，虽然这两种机制都是由激发自旋态介导的，但低温自旋动力学主要由太赫兹能量范围内的声子主导，这部分抑制了具有大的磁各向异性的好处。这项研究还确定了分子内运动的弛豫机制的重要性，并铺平了道路，以合理设计新一代的单离子磁体与定制的自旋-声子耦合。
2020-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Electron-mediated phonon-phonon coupling drives the vibrational relaxation of CO on Cu(100)
我们提出了一个一致的理论，电子介导的振动模间耦合，阐明了金属表面吸附物的振动弛豫背后的微观机制。我们的分析指出，国家的最先进的非绝热理论无法定量再现实验线宽的CO内伸缩模Cu（100），它强调了电子介导的声子-声子耦合在这方面的关键作用。结果表明，强电子介导的耦合之间的内部拉伸和低能CO模式，但也有显着的作用，表面运动。我们的非绝热理论也能够解释的温度依赖性的内部伸缩声子线宽，到目前为止被认为是一个迹象的直接非谐耦合。
2018-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin relaxation via flexural phonon modes in semiconducting carbon nanotubes
这项工作考虑了g张量各向异性诱导的弯曲热振动在一维结构中的电子自旋弛豫的作用。特别地，在磁场存在下，半导体碳纳米管中的局域和离域电子态通过弯曲模的自旋-晶格弛豫机制进行了理论研究。单声子自旋翻转过程的计算预测了弛豫速率对温度、磁场和纳米管直径的显著依赖性。与超精细相互作用引起的自旋弛豫的比较清楚地表明，在足够高的温度下，所提出的机制的相对效率。具体地说，在半导体碳纳米管的纵向自旋弛豫时间估计为短至30微秒在室温下。
2007-10-17 cond-mat.mtrl-sci
The relaxation of thermal and high-frequency transverse phonons in the semiconductor cubic crystals
本文考虑了半导体立方晶体中朗道-鲁默机制的横向热声子和高频声子的弛豫。使用这些弹性模量的已知值，确定横向声子弛豫速率的朗道-鲁默机制的参数已被评估的晶体考虑。结果表明，热和高频声子的波矢的弛豫速率的依赖性强烈不同于经典的朗道-鲁默关系，无论是在各向同性介质中，并在立方晶体研究。与各向同性介质相反，对于[100]方向的Ge、Si、InSb和GaSb晶体，这种依赖性具有两个极大值的基本非单调特性，其中第二个极大值在高频声子的范围内。[100]方向的这种异常对于InSb和GaSb晶体最为明显。弛豫速率的特征被发现是由于非简谐散射的概率的角度依赖性和弹性性质的各向异性。
2004-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-mediated exciton relaxation in two-dimensional semiconductors: selection rules and relaxation pathways
本文提出精确计算激子-声子耦合的算法，发现其选择定则不同于电子-声子耦合，并应用于单层WSe2的谷间激子弛豫路径计算，与实验吻合。
2021-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of phonon-induced spin relaxation processes in silicon
我们研究了由于电子-声子相互作用导致的硅中\textit{conduction}电子自旋弛豫的所有前导级贡献。利用群论、$k\cdot p$微扰方法和刚性离子模型，我们导出了多谷导带中所有重要自旋翻转跃迁的矩阵元表达式。散射角与电子的波矢、声子极化、谷位置和自旋取向有明显的关系，并与经验赝势和绝热带荷模型的结果进行了比较，结果表明，两者吻合得很好。
2012-06-22 cond-mat.mtrl-sci
The spin-phonon relaxation mechanism of single-molecule magnets in the presence of strong exchange coupling
针对多核单分子磁体自旋-声子弛豫缺乏定量理解的问题，本文通过第一性原理方法研究空气稳定Co(II)二聚体的弛豫机制，重现实验数据并揭示关键路径依赖性，还发现四核钴簇可完全抑制Raman弛豫，为磁体设计提供新策略。
2024-12-05 cond-mat.mtrl-sci
NMR relaxation and rattling phonons in type-I Ba8Ga16Sn30 clathrate
半导体笼形物笼内的客体原子的原子运动被认为是玻璃状热行为的重要来源。69 Ga和71 Ga核磁共振（NMR）研究I型Ba 8Ga 16 Sn 30显示了一个明确的低温弛豫峰归因于Ba摇铃动力学的框架原子共振的影响，与四极弛豫机制为主导的贡献。根据最近的理论，涉及本地化的非谐振子的数据进行了分析，使用双声子拉曼过程。使用此模型，获得了良好的协议，与本地化振荡器具有非常大的非谐性的均匀阵列对应的参数。
2015-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the quality of relaxation-time approximations with fully-automated computations of phonon-limited mobilities
载流子的迁移率，由于受到声子散射的限制，现在可以常规地从第一原理电子-声子耦合计算中获得。然而，到目前为止，大多数计算依赖于某种形式的简化的线性玻尔兹曼输运方程的基础上的自能，动量或常数弛豫时间近似。在这里，我们开发了一个高通量的基础设施和自动化的工作流程，我们计算69声子有限的半导体迁移率。比较了近似解与精确迭代解的结果。我们的结论是，近似值可能会偏离显着的确切值，因此是不可靠的。考虑到最小的计算开销，我们的工作鼓励依赖于这个精确的迭代解，并警告可能不准确的早期结果报告使用弛豫时间近似。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Generalized Elliott-Yafet spin-relaxation time for arbitrary spin mixing
我们扩展了我们最近的自旋弛豫时间的结果，由于在具有自旋混合的简并带中的声学电子-声子散射[New J. Phys. 18，023012（2015）]，以包括与光学声子的相互作用，并给出了体GaAs的重空穴（HH）带中带内空穴-声子散射的自旋弛豫时间的数值评估。将我们计算的自旋弛豫时间与传统的Elliott-Yafet结果进行定量比较表明，后者低估了自旋弛豫时间，因为它没有正确描述电子-声子相互作用如何改变单粒子态的（矢量）自旋期望值。我们表明，传统的Elliott-Yafet自旋弛豫时间是我们的结果弱自旋混合的一个特殊情况。
2017-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon-averaged approximation for first-principles computations of electron relaxation times and transport properties in semiconductor materials
我们提出了一个简单而有效的近似的电子-声子散射率适合于高通量筛选候选材料的热电器件，基于电子输运。应用该方法计算了半Heusler化合物的电子输运系数，结果与实验数据相符。通过直接计算的电气和电子部分的热导率，我们发现偏离Wiedemann-Franz定律在这些化合物在高温和低载流子浓度。
2015-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Many-body theory of phonon-induced spin relaxation and decoherence
第一性原理计算能够精确预测电子相互作用和动力学。然而，计算电子自旋动力学仍然具有挑战性。自旋-轨道相互作用导致了各种与声子耦合的动力学现象，如自旋进动和自旋翻转e-ph散射，这些都是目前第一性原理计算难以描述的。在这项工作中，我们展示了一个严格的框架来研究声子诱导的自旋弛豫和退相干，通过计算自旋-自旋关联函数和它的顶点修正由于e-ph相互作用。我们将这种方法应用到一个模型系统中，并发展了相应的GaAs自旋弛豫的第一性原理计算。我们的顶点校正形式主义捕获的Elliott-Yafet，Dyakonov-Perel，和强进动机制-三个独立的自旋退相干制度具有不同的物理起源-从而统一其理论处理和计算。我们的方法是通用的，使自旋弛豫，退相干，并在广泛的材料和设备的运输的定量研究。
2022-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of phonon-mediated hot carrier relaxation in type-II InAs/AlAs$_{x}$Sb$_{1-x}$ quantum wells: a practical route to hot carrier solar cells
研究了InAs/AlAs $_{x}$ Sb $_{1-x}$量子阱作为热载流子太阳电池的潜力。连续波功率和温度相关的光致发光表明在占主导地位的热载流子弛豫过程中的过渡，从传统的声子介导的载流子弛豫低于90 K的制度，其中抑制辐射复合占主导地位的热载流子弛豫在升高的温度。在低于90 K的温度下，光致发光测量与I型量子阱表现出与合金/界面波动相关的空穴定位是一致的。在升高的温度下，空穴离域揭示了真正的II型能带排列;其中观察到由于载流子的空间分离而导致的受抑制的辐射复合主导热载流子弛豫。声子介导的弛豫的这种去耦导致在较高温度下甚至在较低的激发功率下的稳健的热载流子。这些结果表明，II型量子阱提供了潜在的实际热载流子系统。
2015-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Motion in Single H$_{2}$ and D$_{2}$ Molecule Junction Induced by Phonon Excitation
我们用电导测量和$dI/dV$光谱研究了H $_{2}$和D $_{2}$环境中Au原子的接触。发现单个H $_{2}$或D $_{2}$分子桥接Au电极。在Au/H $_{2}$ /Au结的情况下，在$dI/dV$光谱中观察到对称峰，而在Au/D $_{2}$ /Au结中没有观察到对称峰。$dI/dV$光谱中的峰形源于声子激发引起的单分子结结构的变化。这种结构变化只发生在Au/H $_{2}$ /Au结上。这两种单分子结的差异可以用Au-H $_{2}$振动模的零点能大于Au/H $_{2}$ /Au结的零点能来解释。
2009-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin-phonon interaction symmetries and tunable spin relaxation in silicon and germanium
与直接带隙半导体相比，硅和锗的谷简并为自旋弛豫开辟了新的通道，抵消了反转对称系统的自旋简并。在这里，硅和锗的电子-声子相互作用的对称性被确定，并计算由此产生的自旋寿命。室温下硅中电子的自旋寿命与砷化镓中的相当，但是，硅或锗中的自旋寿命可以通过应变或量子限制降低谷简并来调节。可调范围被限制为略超过一个数量级的intravalley过程。
2012-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Multiple relaxation times in single-molecule magnets
在几个单分子磁体的交流磁化率中检测到的多个弛豫时间一直被分配给外部因素，例如晶体中的非等效磁中心或分子间相互作用的影响。通过求解量子弛豫方程，我们证明了所观察到的多重弛豫时间可以是分子内起源的，甚至可以在单离子金属配合物中出现。对于后者一个非常好的描述共存的两个弛豫时间上几个实验的例子证明。这证明了在这样的系统中的多个弛豫时间的分子内机制的相关性，这是更容易证明在多核磁性复合物。
2016-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Competition between electron and phonon excitations in the scattering of nitrogen atoms and molecules off tungsten and silver surfaces
本文研究了电子空穴对和声子激发在反应气体分子和原子与金属表面相互作用中所起的作用。我们提出了一个理论框架，使我们能够评估在一个全维动力学的组合贡献的两种激发机制，而气体颗粒表面相互作用所描述的从头计算势能面。应用该模型研究了N $_2$在W（110）和N在Ag（111）上散射的能量耗散。我们的结果表明，声子激发是主要的能量损失渠道，而电子空穴对激发代表一个次要的贡献。我们证实，即使当消耗的能量是定量显着的，重要方面的散射动力学很好地捕获的绝热近似。
2012-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Parametric dependence of hot electron relaxation timescales on electron-electron and electron-phonon interaction strengths
理解光激发电子动力学如何依赖于电子-电子（e-e）和电子-声子（e-p）相互作用强度对于许多领域都很重要，例如超快磁性，电子自旋，等离子体等。在这里，我们报告简单的表达式，捕捉电子分布弛豫时间的电子-电子和电子-p相互作用的相互作用。我们观察到的依赖性的动态电子和电子-p相互作用的强度是普遍的大多数金属，也是违反直觉的。虽然只有e-p相互作用减少了激发电子储存的总能量，但能量离开电子子系统的时间也取决于e-e相互作用强度，因为e-e相互作用增加了发射声子的电子的数量。电子-电子相互作用对能量弛豫的影响在电子-电子相互作用强的金属中最大。最后，高能电子态保持被占据的时间仅取决于电子-电子相互作用的强度，即使电子-电子散射率比电子-电子散射率大得多。
2020-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Unique Electron Spin Relaxation Induced by Confined Phonons in Nanowire-Based Quantum Dots
从理论上研究了束缚声子引起的晶格基量子点中电子自旋弛豫。由于受限声子的一维性质，受限声子的van Hove奇异性和电子-声子耦合的形状因子的零可以导致自旋弛豫速率的独特特征。在范霍夫奇点处可以得到极强的自旋弛豫。同时在形状因子为零时，自旋弛豫速率也被大大抑制。这种独特的特征表明了基于锗的量子点在操纵自旋态方面的灵活性。这也为研究受限声子的性质提供了一种方法。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of NMR relaxation due to rattling phonons
我们计算NMR弛豫率由于核的四极耦合到一个本地的，强非谐声子模式。作为一个模型的潜在的一个格格作响的运动，我们认为一个方势阱潜力。我们计算了自由声子格林函数的解析和推导的NMR弛豫速率的低温和高温极限。结果表明，NMR弛豫速率的温度依赖性具有一个峰值，相反，谐波声子，但在定性协议与最近的NMR研究KOs 2 O 6。讨论了电子-声子相互作用对声子重整化的影响。
2007-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Dynamical Phonons Following Electron Relaxation Stages in Photo-excited Graphene
本文利用第一性原理计算研究了光激发石墨烯中电子弛豫各阶段的动力学声子行为，揭示了光致声子硬化、非绝热性增强及相干声子产生等机制，为理解非平衡声子修饰和光致相变提供了理论基础。
2023-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-phonon spin-lattice relaxation of rigid atomic clusters
本文研究了弹性介质中自旋团簇的双声子弛豫过程。对于单轴各向异性的情况，已经获得了由于拉曼过程和涉及两个声子发射的过程引起的弛豫率。对于双轴自旋哈密顿量，计算了隧道分裂能级之间的跃迁率。通过与相应的直接过程的速率比较，我们已经建立了拉曼机制占主导地位的单声子衰变机制的温度范围。
2006-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Phonon-induced relaxation of a two-state system in solids
我们研究了粒子的量子态的声子诱导弛豫（例如，电子或质子）在固体中的刚性双阱势中。计算了喇曼双声子过程的弛豫速率。我们表明，在两个状态的限制，对称性参数允许一个独立的可测量的参数来表达这些速率。一般来说，在较高温度下，双声子过程主导弛豫。由于有偏二态系统的宇称效应，它们的速率可以由偏置控制。
2006-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Elliott-Yafet Spin-Phonon Relaxation Times from First Principles
我们提出了一个第一性原理的方法来计算声子限制的$T_1$自旋弛豫时间由于Elliot-Yafet机制。我们的方案结合了完全相对论自旋翻转的电子-声子相互作用的方法来计算材料中的带电子的有效自旋反转对称。我们将我们的方法应用到硅和金刚石，我们计算自旋弛豫时间的温度依赖性，并分析不同的声子和谷过程对自旋弛豫的贡献。在50 $-$-300 K温度范围内，计算的硅自旋弛豫时间与实验结果吻合得很好。在金刚石中，我们预测在77 K和300 K下的本征自旋弛豫时间分别为540 $μ$ s和2.3 $μ$ s。我们的工作能够精确预测各种材料中的自旋-声子弛豫时间，为自旋弛豫提供微观见解，并指导基于自旋的量子技术的发展。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Singlet-triplet relaxation induced by confined phonons in nanowire-based quantum dots
从理论上研究了束缚声子在晶格基量子点中诱导的单重态-三重态弛豫。由于受限声子的准一维性质，单重态-三重态弛豫速率随磁场的变化呈现多峰，并且在单重态-三重态反交叉附近，单重态和自旋上三重态之间的弛豫速率增强.我们比较了变形-势耦合和压电耦合的影响，发现在大多数情况下，变形-势耦合控制弛豫速率。
2010-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dephasing in quantum dot molecules via exciton-acoustic phonon coupling
我们发展了量子点分子中激子的线性光谱理论，包括激子-声子耦合超过马尔可夫极限的影响。该模型再现了零声子线加宽的一般趋势，作为点间距离的函数，最近测量。出乎意料的宽线宽和它们的大变化的解释方面的耦合和声子波长的匹配的点间距离的非马尔可夫性质。
2005-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revisiting the low temperature electron-phonon relaxation of noble metals
用密度泛函理论研究了贵金属Cu和Ag表面附近的低温电子-声子（e-ph）弛豫.表面声子模的出现可以引起低频下Eliashberg函数的强烈增强$ω$。假设Eliashberg函数与$ω$的平方在低频极限成正比，由表面计算得到的e-ph弛豫时间比由体计算得到的e-ph弛豫时间短。前者的e-ph弛豫时间的计算与最近的薄膜的实验结果一致。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing molecule-internal mechanisms that control phonon heat transport through single-molecule junctions by a genetic algorithm
该研究利用遗传算法在庞大化学空间中系统搜索高、低声子热导分子，并揭示调控单分子结热输运的关键分子内部结构与干涉机制。
2025-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon-phonon relaxation in yttrium iron garnet from first principles
将自旋波激发的理论计算方法与有限温度模型相结合，从第一性原理出发，计算了钇铁石榴石（YIG）中的磁振子-声子弛豫时间。磁振子激发的有限寿命是由YIG中磁性原子交换相互作用的涨落引起的。在室温下，磁振子谱有明显的展宽，可以用来定量提取磁振子-声子弛豫时间。后者是基于YIG的自旋电子学研究中非常重要的唯象参数。我们发现在长波区，光磁振子的磁振子-声子弛豫时间是一个常数，而声磁振子的弛豫时间与$1/k^2$成正比。
2017-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
NMR relaxation and resistivity from rattling phonons in pyrochlore superconductors
我们计算的NMR弛豫速率和电阻率耦合到本地，强非谐声子模式的温度依赖性。我们认为，双声子拉曼过程是主导NMR弛豫。由于声子的强非谐性，发现了一种不寻常的温度依赖性，具有低温峰，并在更高的温度下变得恒定。发现电阻率在低温下像T^2一样变化，在高温下遵循sqrt{T}行为。这两个结果是在定性协议与最近的观察β-烧绿石氧化物超导体。
2007-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Relaxation of the Electron Spin in Quantum Dots Via One- and Two-Phonon Processes
我们研究了量子点中电子自旋态通过对应于弹性扭转的声子辐射衰减的直接过程和拉曼过程。根据电子旋磁张量和固体的宏观弹性常数，得到了自旋弛豫速率与磁场的强度和方向的普适关系。
2006-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Modeling the relaxation processes of photoexcited solids: A short review
固体吸收飞秒激光脉冲后的超快电子动力学过程主要由电子-电子、电子-声子、声子-电子和声子-声子碰撞控制。建立一个正确解释实验观测的框架是非常重要的。本文综述了固体弛豫动力学模型的最新进展。我们讨论了超快弛豫的有效温度动力学和过剩能量动力学。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast relaxation of acoustic and optical phonons in a topological nodal-line semimetal ZrSiS
尽管是研究最多的节线半金属，一个清晰的理解的瞬态弛豫动力学和潜在的机制，在ZrSiS是缺乏。利用时间和角度分辨的光电子能谱，我们研究了ZrSiS的超快弛豫动力学，揭示了一个独特的松弛在体相线状态，这是很好地捕获的一个简单的模型的基础上的光学和声学声子冷却。我们发现线性衰减过程的光学和声学声子弛豫声冷却抑制在高温下。我们的研究结果揭示了不同的衰减机制的体和表面状态，并铺平了道路，以了解在这种材料的导电机制。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Relaxation Dynamics of Hot Optical Phonons in Graphene
利用超快光学泵浦探测光谱技术，研究了在碳化硅衬底上外延生长的单层和多层石墨烯薄膜以及在镍衬底上化学气相沉积的单层和多层石墨烯薄膜中热光学声子的弛豫动力学。在光激发后的前几百飞秒中，热载流子将其大部分能量损失到热光学声子的产生中，热光学声子随后成为随后载流子冷却的主要瓶颈。在短时间尺度上的光学声子冷却被发现是独立的石墨烯生长技术，层数，和类型的基板。我们发现平均声子寿命在2.5-2.55 ps范围内。我们用速率方程模拟了耦合载流子-声子系统的弛豫动力学，发现实验数据与理论符合得很好。提取的光学声子寿命与基于非简谐声子相互作用的理论非常吻合。
2009-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of spin-nonconserving exciton-phonon scattering in monolayer transition metal dichalcogenides
利用$\textit{ab initio}$方法研究了二维过渡金属二硫族化合物中激子与声子耦合的自旋非守恒弛豫通道。结合$\text{GW}$ -Bethe-Salpeter方程方法和密度泛函微扰理论，计算了单层WSe $_{\text{2}}$中自旋翻转散射的电子-声子和激子-声子耦合矩阵元，并进一步分析了影响这些散射强度的微观机制.我们发现声子可以产生有效的面内磁场，翻转激子的自旋，产生与自旋守恒弛豫互补的弛豫通道。最后，我们计算了自旋翻转激子-声子弛豫时间随温度的变化。我们的方法和分析可以推广到研究其他二维材料，并将刺激自旋翻转激子弛豫动力学的实验测量。
2022-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-Phonon Interaction and Relaxation Times from First Principles
电子-声子（$e$ -ph）相互作用是理解材料中电子动力学的关键，并且可以从第一性原理精确地建模。然而，当电子和空穴形成库仑束缚态（激子）时，量化它们与声子的相互作用和散射过程仍然是一个开放的挑战。在这里，我们展示了一个严格的方法计算激子-声子（ex-ph）相互作用和相关的激子动力学过程的第一性原理。从从头算Bethe-Salpeter方程出发，我们推导出的ex-ph矩阵元素和弛豫时间的表达式。我们将我们的方法应用于块状六方氮化硼，我们绘制了ex-ph弛豫时间作为激子动量和能量的函数，分析了ex-ph散射过程的温度和声子模式依赖性，并准确地预测了声子辅助光致发光。在这项工作中介绍的方法是通用的，并提供了一个框架，调查激子动力学在广泛的材料。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fourth-order quantum master equations reveal that spin-phonon decoherence undercuts long magnetization relaxation times in single-molecule magnets
该研究扩展含相干项的四阶量子主方程，完全从头算刻画至多双声子过程，揭示单分子磁体虽在77 K下具有近秒级慢弛豫，却因双声子纯退相而在10 ns内失去相干。
2025-07-28 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Transport and relaxation of current-generated nonequilibrium phonons from nonlocal electronic measurements
我们研究声子产生的电流在铂纳米线，通过测量电阻的另一个纳米线从第一个隔离的绝缘间隔。对于薄间隔，电阻在低温下随电流几乎呈线性变化，而对于较厚的间隔出现额外的二次贡献。这些观察表明，非热分布的电流产生的声子，通过强非线性动力学过程，而不是少数声子散射放松。我们的研究结果提供了深入了解纳米尺度下的非平衡声子动力学，这可能有助于电子纳米器件的有效热管理。
2021-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Novel Electron-Phonon Relaxation Pathway in Graphite Revealed by Time-Resolved Raman Scattering and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
光激发电子-空穴对的时间动力学对于许多技术，特别是太阳能电池是重要的。我们结合超快泵浦-探测拉曼散射和光电子能谱直接跟踪电子-空穴激发以及石墨中的G-声子在强激光脉冲激发后。已知该声子相对强地耦合到电子。互相关的有效电子和声子温度的地方新的约束基于模型的拟合。公认的双温度模型预测，G-声子人口应开始增加，尽快激发电子空穴对的创建和增加的速度不应该强烈依赖于泵注量。相反，我们发现，G-声子人口的增加发生延迟$\sim$ 65 fs。这种时间延迟也被证明是所谓的G声子的自泵浦的情况下。它随泵浦能量密度的增加而减小。我们发现，这些观察意味着一个新的弛豫路径：而不是热载流子直接转移能量到G-声子，能量首先转移到附近的带边界K-点的光学声子，然后通过声子-声子散射衰减到G-声子。我们的工作表明，声子-声子相互作用必须包括在任何计算的热载流子弛豫的光吸收剂，即使只考虑很短的时间尺度。
2016-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mode-Dependent Phonon Relaxation in fcc Ni: Insights from Molecular Dynamics Simulations with Frozen-Trajectory Excitations
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Poznan University of Technology（波兹南理工大学）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）
本文通过分子动力学模拟与冻结轨迹激发技术，研究fcc镍中声子弛豫的模式依赖性，揭示了超快动态中声子行为的重要性。
2025-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Acoustic-phonon-driven spin-lattice relaxation of the hBN boron vacancy in the sub-THz regime
Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering, Purdue University（普渡大学埃尔莫电气与计算机工程学院）；Purdue Quantum Science and Engineering Institute (PQSEI), Purdue University（普渡大学量子科学与工程研究所）
研究六方氮化硼中空位硼的自旋晶格弛豫，应用从头算声学模式自旋 - 声子弛豫理论，无需经验参数定量重现$T_1$的磁场和温度依赖性，揭示弛豫由单声子过程驱动，确定面外弯曲声子分支为退相干主源，给出微观解释。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Radiation- and Phonon-Bottleneck-Induced Tunneling in the Fe8 Single-Molecule Magnet
当暴露于与m = 10至9跃迁共振的强短（<20 $μ$ s）微波辐射脉冲时，我们测量单分子磁体Fe 8的单晶中的磁化强度变化。我们发现，辐射诱导的声子瓶颈的时间尺度为~5 $μ$ s的系统。声子的瓶颈，反过来，驱动自旋动力学，允许在100纳秒的时间尺度上观察自旋状态之间的热辅助共振隧穿。详细的数值模拟定量再现的数据，并产生自旋-声子弛豫时间T1 ~ 40 ns。
2008-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface polar optical phonon interaction induced many-body effects and hot-electron relaxation in graphene
我们从理论上研究了极性材料衬底上石墨烯中电子-表面光学声子相互作用效应的各个方面。我们计算的电子自能在表面声子介导的电子-电子相互作用的存在下，专注于如何线性手性石墨烯色散重整化的表面声子。利用多体微扰理论计算了考虑电子-极性光学声子相互作用的石墨烯中的电子自能和准粒子谱函数。计算了自由电子在介质基片中与表面光学声子极性相互作用的散射率随电子能量、温度和载流子密度的变化。讨论了屏蔽对自能和散射率的影响。我们的理论提供了一个全面的定量（和定性）图片表面声子相互作用诱导的多体效应和热电子弛豫狄拉克材料。
2013-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted tunneling regimes in diatomic molecules
本文分析了在存在电子-电子和电子-声子相互作用的情况下，与金属接触相连的双原子分子（二能级系统）中的电子输运。我们发现，声子发射和吸收过程强烈修改时，库仑能量$U$包括，作为声子的开放通道，可以导致破坏性或建设性的干涉效应。这些过程的共振条件在分子位置的态密度以及通过系统的电导中产生戏剧性的影响。我们发现，特别是增强的{ \it拉比辅助隧穿}由于声子，共振条件得到满足，这是更明显的温度增加。这些影响是可控的电压门控的分子网站，并应在当前的实验中访问。
2007-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Grid-Free Evaluation of Phonon-Limited Electronic Relaxation Times and Transport Properties
本文提出一种无需预定义网格的声子限制电子弛豫时间与输运性质计算方法，通过积分delta函数并平均声子动量角分量，以少量动量采样即可获得准确结果，并在Frö hlich模型和ZnTe材料上验证。
2025-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Theory of Thermal Relaxation of Electrons in Semiconductors
我们计算的瞬态动力学的声子接触高能量的“热”载流子在12极性和非极性半导体，使用第一性原理玻尔兹曼输运框架。对于大多数材料，我们发现，在电子温度的衰减偏离显着从一个单指数模型的时间范围从1 ps到15 ps后的电子激发，伴随着非热振动模式的出现的现象。我们证明，这些效应是由于声子子系统内的缓慢热化造成的，这是由这些材料中电子-声子和声子-声子相互作用的时间尺度的巨大不均匀性引起的。我们提出了一个广义的2-温度模型占声子热化作为限制步骤的电子-声子热化，它捕捉到了半导体中的热电子和空穴的全部热弛豫。我们的研究结果的一个直接后果是，对于半导体，关于电子-声子和声子-声子耦合的光谱分布的信息可以从电子温度的多指数行为中提取。
2017-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-acoustic-phonon scattering and electron relaxation in two-coupled quantum rings
研究了耦合量子环在电磁外场作用下的声子诱导的电子弛豫。本文讨论了垂直耦合GaAs量子环中的单电子问题。电子-声子相互作用被解释为变形势和压电场耦合机制。根据外部的领域，环半径和环之间的分离，我们表明，这两个不同的耦合有不同的权重和重要性。发现从电子激发态到基态的散射率随系统几何形状或外场的变化有明显的振荡。
2007-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Gallium Arsenide Thermal Conductivity and Optical Phonon Relaxation Times from First-Principles Calculations
本文采用第一性原理晶格动力学方法计算了GaAs晶体的热导率。谐波和立方力常数通过将它们拟合到来自密度泛函理论计算的力-位移数据而获得。利用简谐力常数构造的动力学矩阵计算声子色散，利用费米黄金定则计算声子弛豫时间。计算的GaAs热导率与实验数据吻合良好。得到了热导累积随声子平均自由程和波长的变化关系。我们的研究结果预测在纳米尺度下GaAs的热导率有显著的尺寸效应。研究了光学声子的弛豫时间及其在不同散射通道中的贡献。这些信息将有助于理解热声子效应的GaAs基器件。
2013-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The electron-phonon relaxation time in thin superconducting titanium nitride films
本文报道了对无序TiN薄膜中电子-声子弛豫时间τeph的直接测量。在4.2 ~ 1.7 K温度范围内，τeph的测量值为5.5 ~ 88 ns，与T-3温度相关性一致。费米能级N 0处的电子态密度由测量的材料参数估计。所提出的结果证实，TiN薄膜是有前途的候选材料的超灵敏超导探测器。
2013-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spin-Lattice Relaxation in Si Quantum Dots
我们考虑了$[001]$反型层中横向Si量子点中电子的自旋-晶格弛豫过程。这样的点的特征在于在垂直于表面的方向上的强约束和在横向方向上的弱得多的约束。自旋弛豫被认为是由于调制的电子$g$ -因子的声子诱导的应变，如前所示的浅施主。结果清楚地表明，特定的谷结构的基态电子在Si量子点的单声子和双声子自旋弛豫速率的强烈的各向异性。此外，与施主电子的自旋弛豫相比，它引起双声子弛豫的部分抑制。
2002-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric manipulation of electron spin relaxation induced by confined phonons in nanowire-based double quantum dots
从理论上研究了单电子空穴型半导体双量子点中受束缚声子诱导的电子自旋弛豫，发现在这种体系中，电子自旋弛豫速率可以被外加电场有效地调控.由于电场、磁场和自旋轨道耦合的共同作用，在最低的两个激发态之间存在一个反交叉。反交叉点周围的电场可以有效地调节电子态的能量和自旋。多个尖锐的峰存在于电场的依赖性的自旋弛豫率由受限声子，这可以归因于大的态密度的受限声子在范霍夫奇点。这一特性表明，基于双量子点的可调谐自旋开关，这是更灵敏和灵活的比基于量子阱的双量子点的电可调谐开关。计算了自旋弛豫速率在反交叉点处的温度依赖关系，观察到一个光滑的峰，表明密度矩阵的非对角元素对自旋弛豫的重要贡献.
2010-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-phonon relaxation from a universal \emph{ab initio} density-matrix approach
设计具有长寿命电子自旋态的新量子材料迫切需要一种通用的理论形式和计算技术来可靠地预测本征自旋弛豫时间。本文提出了一种新的、精确的和通用的基于密度矩阵Lindbladian动力学的第一性原理方法来计算具有任意自旋混合和晶体对称性的固体的自旋-声子弛豫时间（$τ_s$）。该方法描述了Elliott-Yafet（EY）和D 'yakonov-Perel'（DP）机制对有和无反转对称系统自旋弛豫的贡献。我们发现，内在的自旋和动量弛豫时间都随着温度的升高而降低，然而，对于DP机制，自旋弛豫时间与非本征散射时间成反比。我们预测了过渡金属二硫属化物自旋寿命的大的各向异性。与广泛材料的实验的良好一致性强调了我们的方法对量子信息科学的关键属性的预测能力。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vibrational Energy Dissipation in Non-Contact Single-Molecule Junctions Governed by Local Geometry and Electronic Structure
研究提出结合密度泛函理论、机器学习和非绝热分子动力学解析非接触单分子结振动动力学，揭示了CO功能化Cu表面振动模式特异性及电声与声声子耦合的非加性效应，预测寿命与实验一致。
2025-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast relaxation of hot phonons in Graphene-hBN Heterostructures
快速载流子冷却对于高功率石墨烯基器件是重要的。强耦合光学声子（SCOP）在石墨烯中光激发载流子的弛豫过程中起着重要作用。石墨烯和六方氮化硼（hBN）的异质结构已经显示出异常的迁移率和高饱和电流，这使得它们对于应用是理想的，但是hBN衬底对载流子冷却机制的影响还不清楚。我们使用超快泵浦-探测光谱跟踪石墨烯-hBN异质结构中的热光激发载流子的冷却。我们发现，在hBN上的石墨烯的情况下，载流子的冷却速度比在氧化硅衬底上快四倍，从而克服了困扰石墨烯器件冷却的热声子（HP）瓶颈。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
