Phononic heat transport in the transient regime: An analytic solution
研究了不同温度下与声子池相连的任意谐振子系统中声子的时间分辨量子输运性质。通过显式求解非平衡格林函数的运动方程，得到了含时单粒子约化密度矩阵的封闭解析表达式。这是通过良好控制的频率依赖性浴自能近似实现的。我们的结果允许探索局部热流的瞬态振荡和弛豫时间，并正确地减少到一个较早的已知结果的稳态极限。我们适用于原子链的形式主义，并基准的有效性的近似对完全数值解的玻色子Kadanoff-Baym方程的格林函数。我们发现很好的协议之间的分析和数值解弱接触和浴具有广泛的能量色散。我们进一步分析了从低到高的温度梯度的弛豫时间。
2016-05-18 cond-mat.mes-hall
Multidimensional quasiballistic thermal transport in transient grating spectroscopy
瞬态光栅光谱学已经成为一种有用的技术来研究热声子输运，因为它能够进行热测量的长度尺度可比的声子平均自由程（MFP）。虽然一些先前的工作进行了准弹道热传导瞬态光栅的理论研究，分析方法要么被限制到一个空间维度或需要唯象拟合参数。在这里，我们分析准弹道输运在一个二维瞬态光栅实验中，其中热传导可以发生在和交叉平面，使用分析的玻尔兹曼方程的格林函数，我们最近报道，是免费的拟合参数。我们展示了一种方法，通过该方法可以从这些测量中提取声子MFP，从而扩展MFP光谱技术，使用瞬态光栅不透明的散装材料。
2015-06-10 cond-mat.mes-hall
Transient heat generation in a quantum dot under a step-like pulse bias
研究了在阶跃脉冲和方波脉冲驱动下量子点系统的瞬态热产生。我们发现，一个周期性振荡的热产生后，增加了突然的偏见。一个特别令人惊讶的结果是，存在从零温度声子子系统的热吸收。因此，非平衡态的声子布居数可以小于平衡态的声子布居数。此外，我们也确定了量子点运作的最佳条件下，以最小的发热量。
2012-06-18 cond-mat.mes-hall
Nonlocal hydrodynamic phonon transport in two-dimensional materials
我们研究了二维材料中的流体动力学声子热输运。从Callaway模型中的Peierls-Boltzmann方程出发，考虑弯曲声子的二次色散，导出了描述非局域流体动力学声子输运的二维类Guyer-Krumhansl方程.在除了Poiffille流，第二声传播，方程预测热流涡流和负非局部热导在二维材料中，常见的经典流体，但几乎没有考虑在声子输运。我们的结果也说明了普遍的流体动力学的输运行为，独立于准粒子的类型和它们的微观相互作用。
2019-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Characterization of Carrier Cooling Bottleneck in Silicon Nanoparticles by Extreme Ultraviolet (XUV) Transient Absorption Spectroscopy
硅纳米颗粒有望通过产生“声子瓶颈”（理论上减慢热光学声子的冷却速率，从而降低热光学声子的冷却速率）来超越单结硅光伏的理论效率极限。材料中的载流子。为了验证硅纳米粒子中声子瓶颈的存在，需要在短时间尺度上同时解决电子和结构变化。在这里，极紫外瞬态吸收光谱被用来观察800 nm光激发，激发载流子的$0.35 \pm 0.03$ eV以上的$Δ_1$导带最小值的过剩能量的多晶硅纳米粒子的激发态电子和晶格动力学。纳米颗粒具有标称100 nm直径，晶粒尺寸为约16 nm。将所提取的纳米颗粒的载流子-声子和声子-声子弛豫时间与在类似载流子密度下的硅（100）单晶薄膜的载流子-声子和声子-声子弛豫时间进行比较（对于纳米颗粒为$2$ x $10^{19} cm^{-3}$，对于薄膜为$6$ x $10^{19} cm^{-3}$）。测量的多晶纳米颗粒的载流子-声子和声子-声子散射寿命分别为$870 \pm 40$ fs和$17.5 \pm 0.3$ ps，相对于硅薄膜的$195 \pm 20$ fs和$8.1 \pm 0.2$ ps。在纳米颗粒中观察到的降低的散射率与声子瓶颈假说一致。
2021-04-12 cond-mat.mes-hall
Phonon Hydrodynamic Heat Conduction and Knudsen Minimum in Graphite
在流体力学领域，声子在温度梯度下以非零的集体速度漂移，这让人想起粘性气体和流体流动。流体动力学声子输运的研究已经跨越了半个多世纪，但主要限于低温（~1 K）和最近的低维材料。在这里，我们确定石墨作为一种三维材料，支持声子流体力学在显着更高的温度（~100 K）的基础上第一性原理计算。特别是，通过求解玻兹曼方程的声子输运在石墨带，我们预测声子Poilluille流和努森极小值可以在液氮温度以上的实验观察。此外，我们揭示了这些有趣的现象的微观起源方面的有效边界散射率动量守恒声子-声子散射过程和声子的集体运动的依赖。石墨中声子输运的显著流体动力学性质归因于其强的层内sp2杂化键和弱的范德华层间相互作用。作为一种边界敏感的输运机制，声子流体力学为热管理和能量转换开辟了新的可能性。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling ballistic effects in frequency-dependent transient thermal transport using diffusion equations
了解瞬态热反射实验中的弹道声子输运效应，并解释观察到的偏离经典理论仍然是一个挑战。扩散方程是简单的，计算效率高，但被广泛认为是打破时，特征长度尺度是相似的或小于声子的平均自由path.Building我们以前的工作，我们展示了如何著名的扩散方程，即双曲型热方程和Cattaneo方程，可以用来模拟弹道声子的影响，在频率依赖的周期性稳态热输运。我们的分析解决方案被发现比较出色的严格的数值结果的声子玻尔兹曼输运方程。正确的物理边界条件可能与传统使用的边界条件不同，对于准确捕获弹道效应至关重要。为了说明这种技术，我们考虑一个简单的模型问题，使用两种不同的，常用的加热条件。我们通过考虑使用全声子色散和平均自由程分布的体硅的情况，演示了该框架如何轻松处理详细的材料特性。这种物理上透明的方法提供了清晰的见解准弹道声子输运的非平衡物理及其对热输运性质的影响。
2016-02-11 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Generalized Hydrodynamics of Carriers and Phonons in Semiconductors in the Presence of Electric Fields: Macro to Nano
分析了在恒定电场作用下半导体中载流子（电荷和热运动）和声子（热运动）的流体动力学。这是根据所谓的高阶广义流体动力学（HOGH）完成的，也称为介观流体热力学（MHT），也就是说，涵盖涉及显示空间上短而时间上快的变化并且被任意地从平衡中移除的运动的现象，如在现代电子设备中的情况。描述了1阶MHT的特定情况，覆盖从宏观到纳米尺寸的导线样品。得到了电导率和热导率。随着尺寸向纳米尺度减小，1阶的MHT产生的结果在某些情况下与通常的流体热力学的结果有很大不同。与MHT中存在的不同通量相关的所谓麦克斯韦时间被证明和分析;它们在确定运动特性方面具有相当相关的作用。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall
Crossover of ballistic, hydrodynamic, and diffusive phonon transport in suspended graphene
流体动力学声子输运最近被预测为石墨材料中声子输运的重要机制。过去的许多研究都集中在流体力学声子输运的情况下，流体力学制度占主导地位的其他制度，这样的流体力学功能可以清楚地观察到。然而，这通常需要严格的温度和样品尺寸条件。在许多情况下，一个单一的制度并不占主导地位的其他制度，但所有三个制度-弹道，流体动力学和扩散制度-在某种程度上存在。在这里，我们评估三个制度的程度，通过比较动量破坏率由三种不同的机制，其中每一个代表一个不同的制度：扩散边界散射没有内部声子散射（弹道制度），扩散边界散射结合正常散射（流体动力学制度），和umklapp散射（扩散制度）。我们解决了Peierls-Boltzmann方程与从头算全散射矩阵使用偏差蒙特卡罗方法。我们分别对弹道和散射粒子的分布函数进行采样，从而比较三种不同机制的动量破坏率。使用这个框架，我们讨论了一个著名的现象，弹道流体动力学交叉，称为声子努森最小值。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectrally resolved detection in transient-reflectivity measurements of coherent optical phonons in diamond
相干光学声子在理解和设计光-物质相互作用中起着至关重要的作用，并且可以通过瞬态反射率测量来检测。在本文中，我们演示了光谱分辨检测相干光学声子在金刚石从超短红外泵浦探测测量使用光学带通滤波器。我们表明，这提高了灵敏度约35倍，在测量的相干振荡的瞬态反射率相比，常用的光谱集成测量。为了解释这一现象，我们讨论了它的机制。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transient dynamics and steady state behavior of the Anderson-Holstein model with a superconducting lead
我们分析了具有超导导线和正常导电导线的双端Anderson-Holstein模型的非平衡动力学和稳态行为。在深近藤极限，我们开发了一个分析描述，如果没有声子和速率方程的方法时，声子的存在。这两种情况下进行了比较，数值精确的图解蒙特卡罗方法获得了良好的协议。对于小电压，我们发现由于SC DOS，声子边带显着增强。
2013-05-25 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon hydrodynamics
假设umklapp过程可以忽略，我们发展了各向同性费米液体的电子耦合到各向同性声学声子的流体力学理论。在低温下，流体近似为伽利略不变量;在高温下，流体近似为相对论性;在中间温度下，在三维系统中存在七个具有非常规热力学性质和流体动力学输运系数的额外温度区域。我们预测定性签名的电子-声子流体的非相干输运系数，剪切和霍尔粘度，等离子体色散关系。我们的理论可能与许多量子材料有关，其中强电子-声子散射被认为是流体动力学机制的基础，包括$\mathrm{WTe}_2$、$\mathrm{WP}_2$和$\mathrm{PtSn}_4$。
2021-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Modeling quasi-ballistic transient thermal transport with spatially sinusoidal heating: a McKelvey-Shockley flux approach
弹道声子效应产生于与平均自由程相当的长度尺度上，导致非扩散热流并改变材料的热性质。精确捕获非扩散传输物理的简单理论模型对于实验分析、技术设计和提供物理见解是有价值的。在这项工作中，我们利用和扩展的McKelvey-Shockley（McK-S）通量方法，一个简单而准确的框架，调查提交给一个空间正弦加热分布的瞬态声子输运的弹道效应，模拟瞬态热光栅。我们首先通过扩展以前的McK-S公式，包括非弹性散射，然后获得在单声子能量的情况下（灰色近似）的解析解，并显示这种方法可以很容易地支持一个完整的声子色散和平均自由程分布。计算结果与实验数据一致，并与扩散和弱准弹道输运体系中声子玻尔兹曼输运方程的解进行了比较。我们讨论了弹道和非平衡物理的作用，并表明，非弹性散射是关键检索热方程解的扩散限制。总的来说，McK-S通量方法，它采取的扩散方程的形式，被证明是一个简单而准确的框架，适用于从弹道扩散运输制度。
2017-04-20 cond-mat.mes-hall
A Simple Boltzmann Transport Equation for Ballistic to Diffusive Transient Heat Transport
需要开发简化但准确的理论方法来处理所有长度和时间尺度上的热传输，以进一步实现科学见解和技术创新。使用简化形式的玻尔兹曼输运方程（BTE），最初开发的电子输运，我们演示了如何弹道声子效应和有限速度传播很容易和自然地捕获。我们展示了这种方法如何与声子BTE进行比较，并且很容易处理完整的声子色散和能量依赖的平均自由路径。瞬态热传输的研究表明i）接触处的基本温度跃变如何简单地取决于弹道热阻，ii）在任何长度的样品中，声子传输在早期接近弹道极限，iii）热传导的感知减少，当存在弹道效应时，其源于温度梯度的减小。重要的是，这个框架可以完全按照Cattaneo和双曲型热方程来重新构建，我们讨论了捕获弹道热效应的关键是如何使用正确的物理边界条件。
2015-01-21 cond-mat.mes-hall
Spatially Mapping Phonon Drag in Ultrascaled 5-nm Silicon Nanowire Field-Effect Transistor Based on a Quantum Hydrodynamic Formalism
该研究采用量子流体动力学方法空间映射5 nm全环绕栅极硅纳米线FET中的声子曳引，揭示电子-声子耦合自热机制，并发现高偏置下热导率降低近50%。
2025-10-21 cond-mat.mes-hall
Observation of phonon Poiseuille flow in isotopically-purified graphite ribbons
本研究在5微米宽、13C同位素纯化的悬浮石墨烯纳米带中观测到声子泊肃叶流，并通过第一性原理动力学理论模型验证，为声子流体动力学研究和热操控应用奠定基础。
2022-07-04 cond-mat.mes-hall
Electron magnetic moment of transient chiral phonons in KTaO$_3$
针对手性声子诱导显著磁化的实验现象，本文提出声子角动量与电子自旋的耦合机制，并估算 KTaO$_3$ 最低红外活性模式可产生每晶胞约 $10^{-1}$ $μ_B$ 的瞬态电子磁矩。
2022-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved Raman Spectroscopy of Optical Phonons in Graphite: Phonon Anharmonic Coupling and Anomalous Stiffening
利用时间分辨拉曼光谱研究了石墨中光学声子的非谐耦合和电子-声子相互作用。从超快激发后G模瞬态反斯托克斯散射的衰减，我们测量了带心光学声子的寿命为2.2+/-0.1ps。我们还观察到一个瞬态硬化的G-模式声子，一个效果归因于高电子温度的电子-声子耦合的减少。
2009-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium quantum systems with electron-phonon interactions: Transient dynamics and approach to steady state
研究了具有电子-声子相互作用的量子点的非平衡动力学。一个组合的方法，包括减少密度矩阵形式主义，多层多组态时间相关的Hartree方法，和时间相关的非平衡格林函数的方法，是用来探索多个时间尺度上的瞬态行为的系统接近稳态。在短到中间时间上的点群体动态由点-铅杂化参数（$Γ$）和典型声子频率（$ω_{c}$）支配，并且取决于点的能级相对于偏置窗口的位置。在较长的时间，动力学表现出不同的行为，这取决于系统是在绝热或非绝热制度，与量子点占领，可能取决于初始准备的声子自由度。作为极化子位移（$λ$）的函数，为各种声子频率的本地化效果的“相位”图的推导，表明存在的双稳态实验观察到的时间尺度。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Separation of interface and substrate carrier dynamics at a heterointerface based on coherent optical phonons
瞬态反射光谱被广泛用于研究半导体中的超快载流子和声子动力学。在它们的异质结构中，区分不同层对信号的贡献通常并不简单。在这项工作中，我们进行瞬态反射率测量晶格匹配的GaP/Si（001）使用近红外脉冲，其中GaP是透明的。泵浦激光脉冲可以在GaP覆盖层和Si衬底中产生具有不同频率的相干纵向光学（LO）声子。这使得我们能够跟踪作为GaP层厚度$d$的函数的各个信号贡献的幅度。随着$d$的增加，信号中的Si声子振幅表现出振荡行为。这可以用在空气/GaP/Si异质界面反射的探测光的干涉来定量解释。基于这一知识，我们可以分离的界面和基板的载波诱导的非振荡瞬态反射率信号的贡献。所获得的界面信号提供了从Si衬底到GaP覆盖层的超快载流子注入的证据。这也证实了检查的偏差的偏振依赖性的GaP相干光学声子信号从体半导体。
2021-10-08 cond-mat.mes-hall
Heat vortexes of ballistic, diffusive and hydrodynamic phonon transport in two-dimensional materials
本文基于Callaway模型下的声子玻尔兹曼输运方程（BTE），研究了二维多孔或带状结构中的热涡旋。首先，在频率无关的假设下，分别研究了法向（N）散射和电阻（R）散射的热效应。并以石墨烯中的热涡旋为例进行了研究。结果发现，热涡可以出现在弹道（罕见的R/N散射）和流体动力学（N散射占主导地位）制度，但消失在扩散（R散射占主导地位）制度。只要没有足够的R散射，热涡可以出现在目前的模拟。
2020-09-26 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Transient dynamics of a molecular quantum dot with a vibrational degree of freedom
研究了由Anderson-Holstein哈密顿量描述的分子量子点与两个被有限电压偏压的费米子引线之间的瞬态耦合效应。在弱电子-声子相互作用的限制下，我们用微扰理论确定了量子点布居数和平均电流的时间依赖关系。强耦合的极限是通过一个自洽的含时平均场近似访问。这些复杂的方法使我们能够调查的非弹性效应发生时，施加的偏置电压超过声子频率和双稳态的出现的动力学。
2009-06-25 cond-mat.mes-hall
Phonon hydrodynamics and ultrahigh-room-temperature thermal conductivity in thin graphite
碳的同素异形体，如金刚石和石墨烯，是最好的热导体。我们监测薄石墨的热导率的演变作为温度和厚度的函数，并发现高电导率，厚度和声子流体力学之间的密切联系。8.5微米厚的石墨在室温下的面内热导率为4300瓦/米-开尔文--这个值远高于金刚石，略高于同位素纯化的石墨烯。升温增强了在很宽的温度范围内的热扩散率，支持部分流体动力学声子流。我们观察到的热导率的增强与厚度的减小指向声子的面外动量和动量弛豫碰撞的分数之间的相关性。我们认为，这是由于极端的声子色散各向异性石墨。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coupled electron-phonon hydrodynamics in two-dimensional semiconductors
本文研究二维半导体中电子-声子强相互作用下的动量循环，揭示电子与声子可形成耦合流体动力学输运机制，从而在强相互作用条件下实现低耗散电荷输运，修正了传统认知。
2024-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of transient exciton diffusion in WSe2 monolayers at cryogenic temperatures
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普斯大学）；University of Münster（明斯特大学）
该研究探究低温下应变封装hBN的WSe2单层的激子动力学，发现拉伸应变加速瞬态激子扩散，压缩应变可周期性调制其扩散，揭示应变可调控二维半导体的瞬态光致发光与激子扩散。
2026-10-23 cond-mat.mes-hall
Thermal transport in nanoporous holey silicon membranes investigated with optically-induced transient thermal gratings
在这项研究中，我们使用瞬态热光栅光学技术\textemdash一个非接触，激光为基础的热计量技术，具有固有的高精度\textemdash，以调查在两个纳米多孔多孔硅膜的限制尺寸分别为100 nm和250 nm的室温声子介导的热输运。我们比较实验结果的声子介导的热输运根据声子玻尔兹曼输运方程（BTE），使用两种不同的计算技术的从头计算。我们发现，在Casimir框架内进行的计算，即基于BTE与体声子色散和漫散射从表面，是定量协议与实验数据，从而得出结论，该框架是足够的描述声子介导的热传输通过多孔硅膜的特征尺寸的顺序为100 nm。
2020-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-frequency response of GaN in moderate electric and magnetic fields: Interplay between cyclotron and optical phonon transient time resonances
我们研究了电场和磁场作用下GAN样品中非平衡电子气的高频特性。在太赫兹频率范围内计算了动力学迁移率的复张量谱。对于补偿的GAN和低温，在少数$kV/cm$的电场和少数$T$的磁场的间隔中，已经确定了回旋和光学声子渡越时间共振的存在。我们已经表明，两个共振的相互作用产生了特定的光谱太赫兹传输和吸收（或增益）。我们建议，这些影响的实验研究将有助于阐述太赫兹光电子学的场控器件。
2013-01-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Monte Carlo Study of Non-diffusive Relaxation of A Transient Thermal Grating in Thin Membranes
利用多维声子玻尔兹曼方程严格分析了边界散射对薄膜中瞬态光栅非扩散热弛豫的影响。灰色Boltzmann模拟结果表明，基于一维弛豫模型和Fuchs-Sondheimer模型的近似模型不能描述厚度与声子平均自由程相当的薄膜的热弛豫过程，而完全不考虑任何拟合参数的谱Boltzmann模拟得到的有效热导率与实验结果吻合较好.这些发现对于提高我们对膜和其他纳米结构中非扩散热传输的基本理解非常重要。
2016-02-17 cond-mat.mes-hall
Effective thermal conductivity of rectangular nanowires based on phonon hydrodynamics
建立了矩形截面纳米线热输运的数学模型。通过求解Guyer-Krumhansl流体动力学方程的热通量与滑移边界条件的纳米线的有效热导率在一个范围内的温度和横截面的纵横比的表达式。我们的研究结果表明，方形纳米线传输热能更有效地比矩形纳米线，由于边界之间的最佳分离。然而，发现圆形纳米线甚至比方形纳米线更有效，这是由于在截面中缺少角，这局部地减少了热通量并抑制了热传导。通过使用温度相关的滑移系数，我们表明，该模型能够准确地捕获从Si纳米线获得的有效热导率的实验数据，表明声子流体力学是一个强大的框架，即使在室温下也可以应用于纳米系统。
2018-06-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Coupled electron-phonon hydrodynamics and viscous thermoelectric equations
Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute（平顿研究所计算量子物理中心）；Theory of Condensed Matter Group of the Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室凝聚态理论组）；Department of Applied Physics and Applied Mathematics, Columbia University（哥伦比亚大学应用物理与应用数学系）
本文提出了一种基于第一性原理的理论框架，用于描述复杂器件几何中电子-声子非扩散流体传输现象，统一了电子和声子的粘性热电方程，并预测了非扩散行为的特征。
2026-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiscale heat transport with inertia and thermal vortices
在本文中，我们提出了一个哈密顿量和热力学理论的热输运的各种水平的描述。热的输运在极化声子的动力学理论、非极化声子的动力学理论、极化声子的流体动力学和非极化声子的流体动力学内被制定。这些不同层次的描述是由泊松减少，其中没有线性化。因此，我们得到了一个新的声子流体力学包含对流项依赖于涡的热通量，这是失踪的声子流体力学的标准理论。此外，方程是双曲和伽利略不变的，不像目前的理论超越傅立叶热传输。涡度依赖项违反了对齐的热通量与温度梯度，即使在稳态，这是由一个Fourier-Crocco方程表示。新的术语还导致温度在热传输中起着与空气动力学中的压力类似的作用。
2022-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantum Lattice Contraction Induced by Transient Raman Process
在时间分辨X射线衍射和电子衍射实验中发现的晶格收缩现象通常被认为是由光生载流子引起的。然而，在有限时间边界条件下的量子计算导致瞬态拉曼过程，直接连接光学跃迁和晶格位移。该过程可以很好地解释晶格收缩现象和相干声子现象。
2018-04-24 cond-mat.mes-hall
Maxwell Times in Higher-Order Generalized Hydrodynamics: Classical Fluids, and Carriers and Phonons in Semiconductors
在高阶广义流体力学（也称为介观流体热力学）的背景下出现的所谓的麦克斯韦时间的家庭证明。这是在一个HOGH的框架内建立在一个统计基础上的非均衡统计包围形式主义。它包括在一个描述的粒子和能量的密度和它们的通量的所有订单，与运动描述的一组耦合的非线性积分微分方程，涉及他们。这些麦克斯韦时间在确定系统在给定条件和约束下将显示的流体动力学运动类型方面具有基本作用。不同类型的运动是很好地描述了收缩的完整描述所做的减少数量的通量达到一定的秩序。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Phonon hydrodynamics in bulk insulators and semi-metals
本文回顾了支持Gurzhi关于声子流体动力学观点的近期实验证据，聚焦于无移动电子的体晶体中的稳态热输运，并探讨其与声子杂化和热霍尔效应的联系。
2024-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Purity-dependent Lorenz number, electron hydrodynamics and electron-phonon coupling in WTe$_2$
本文研究了WTe$_2$在极低温下的电热输运，发现Wiedemann-Franz定律的偏离与样品纯度有关，揭示了电子流体动力学行为、声子热导率量子振荡以及低温下电声子耦合机制的失效。
2024-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A semiclassical nonequilibrium Green's Function approach to electron transport in systems exhibiting electron-phonon couplings
针对声子动力学与电子输运时间尺度相当的开放量子系统，本文构建含电子-声子耦合的半经典非平衡格林函数方法，应用于量子点充放电等系统并验证其描述核运动影响的高效性。
2025-08-23 cond-mat.mes-hall
Variational Approach to Solving the Spectral Boltzmann Transport Equation in Transient Thermal Grating for Thin Films
声子玻尔兹曼输运方程（BTE）被广泛用于研究非扩散热输运。我们找到了一个解决方案的BTE在薄膜瞬态热光栅（TTG）的实验几何形状，使用最近发展的变分法与傅里叶热传导方程提供的试解。我们得到了一个热衰减率的解析表达式，与蒙特卡罗模拟显示出良好的协议。我们还得到了一个封闭形式的有效热导率的表达式，证明了完整的材料属性和传热几何形状的依赖性，并恢复非常厚的薄膜和非常大的光栅间距的Fuchs-Sondheimer表达式的一维TTG表达式的限制。结果表明，效用的变分技术分析非扩散声子介导的热传输的纳米结构在多维传输的几何形状，并将有助于通过瞬态光栅实验的平均自由程（MFP）分布的材料的探测。
2016-05-25 cond-mat.mes-hall
Imaging phonon-mediated hydrodynamic flow in WTe2
在存在相互作用的情况下，凝聚态系统中的电子可以表现出流体动力学行为，表现出与经典流体相关的现象，如涡旋和Poiffille流。在大多数导体中，电子-电子相互作用被屏蔽效应最小化，阻碍了对流体动力学材料的研究;然而，最近，一类半金属被报道表现出突出的相互作用。在这里，我们研究的电流在层状半金属钨二碲化物通过成像的本地磁场使用的氮空位缺陷的金刚石。我们的图像的空间电流分布内的三维碲化钨，并发现它具有不均匀的电流密度，表明流体动力学流动。我们的温度分辨电流分布测量揭示了一个非单调的温度依赖性，最强的流体动力学效应在约20 K。我们还报告从头计算表明，电子-电子相互作用不能单独由库仑相互作用解释，但主要是由声子介导的。这为研究高载流子密度材料中的流体动力学流动和突出的电子相互作用提供了一个有前途的途径。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Revealing Ultrafast Phonon Mediated Inter-Valley Scattering through Transient Absorption and High Harmonic Spectroscopies
本研究模拟单层六方氮化硼的瞬态吸收与高次谐波信号，提出结合实时含时密度泛函理论和紧束缚模型的多轨迹 Ehrenfest 方法以表征超快电子-声子谷间散射。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
A brief review of thermal transport in mesoscopic systems from nonequilibrium Green's function approach
随着纳米级电子器件集成度和功率密度的迅速提高，涉及热量产生和能量收集的热管理变得非常重要。由于声子是半导体中的主要热载体，介观系统中声子引起的热输运引起了人们的广泛关注。在量子输运研究中，非平衡格林函数（NEGF）方法是一个通用的和强大的工具，已经发展了几十年。本文将从两个方面讨论NEGF方法在热输运理论研究中的应用。在声子输运方面，简要介绍了声子NEGF方法，讨论了它在一维原子链、多端系统和瞬态声子输运等介观系统热输运中的应用。在热电输运方面，讨论了温度梯度对电荷自由度、自旋自由度和谷值自由度的影响。在基于NEGF方法的分区方案中，还给出了瞬态区域中随时间变化的热电行为。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall
Heating of inhomogeneous electron flow in the hydrodynamic regime
本文研究了流体力学体系中非均匀电子流的电子温度分布。我们假设的不均匀性是由于一个弱的非均匀分布的动量弛豫时间内的球形收缩区域。我们表明，温度分布显着依赖于驱动强度和电子液体的粘度。在没有粘度的情况下，Landauer偶极子的温度分布，沿电流的非弹性电子-声子散射的不对称变形，出现周围的不均匀性。我们发现，Landauer偶极温度分布和驱动电场方向的不对称性存在于所有维度，因此，非均匀流体动力学电子流的普遍特征。我们进一步证明，电子粘度抑制热Landauer偶极子，并导致一个“热点”的外观正好在收缩的中心。我们还计算了声子温度分布，该分布可以在热纳米成像实验中直接测量。
2021-05-13 cond-mat.mes-hall
Enhanced hydrodynamic transport in near magic angle twisted bilayer graphene
利用半经典量子Boltzmann理论，采用Dirac模型，并考虑扭曲角对费米速度的影响，得到了近魔角扭曲双层石墨烯的电阻率、电子热阻率、Seebeck系数和Wiedemann-Franz比随掺杂浓度（电荷中性点附近）和修正费米速度$\tilde v$的变化规律.的$\tilde v$相关的散射机制，即电子空穴库仑，长程杂质，声学规范声子，被认为是详细的。我们发现一系列的扭转角和温度，动量非守恒碰撞（长程杂质和声子）的综合效应是最小的，打开一个窗口，观察强流体动力学运输。几个实验签名被确定，如一个尖锐的电阻率对掺杂密度的依赖性和一个大的增强的Wiedemann-Franz比和塞贝克系数。
2019-09-17 cond-mat.mes-hall
Photoinduced coherent acoustic phonon dynamics inside Mott insulator Sr2IrO4 films observed by femtosecond X-ray pulses
利用激光等离子体X射线源对层状钙钛矿莫特绝缘体Sr 2 IrO 4的瞬态光激发晶格动力学进行了飞秒X射线衍射研究。用1.5 eV和3.0 eV的泵浦光激发不同厚度的Sr 2 IrO 4薄膜，通过观察（0012）Bragg衍射的位移和展宽，确定了Sr 2 IrO 4薄膜的超快结构动力学。观察到的瞬态晶格响应可以很好地解释为一个独特的三步动力学由于光致准粒子（QP）产生的相干声学声子的传播。采用归一化声子传播模型，我们发现在引入归一化坐标来解释不同厚度和泵浦光子能量后，光致布拉格峰的角位移坍缩成一条普适曲线，从而确定了晶格畸变的起源及其早期演化。此外，瞬态光电流测量表明，光致量子点是电荷中性激子。利用超快X射线衍射（UXRD）对声子的传播过程进行映射，并将其动力学与量子点关联起来，为研究非平衡条件下强关联系统中的电子-声子耦合和揭示奇异物理现象提供了有力的手段。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus
Phonon hydrodynamics, thermal conductivity and second sound in 2D crystals
从我们以前的工作出发，我们已经得到了一个系统的耦合积分微分方程的声学声波和声子密度波动的二维晶体中，我们在这里导出相应的流体力学方程，并研究其后果作为温度和频率的函数。这些现象包括声声波的传播和衰减、扩散热传导、第二声和Poiffille热流，所有这些都以特定的传输系数为特征。我们计算这些系数的关联函数的装置，而不使用弛豫时间的概念。数值计算进行，以及为了显示的传输系数和热导率的温度依赖性。作为热张力的结果，机械和热现象耦合。我们计算了位移和温度涨落的动态极化率，并研究了它们的共振。由于热力耦合，位移磁化率中出现Landau-Placzek峰和第二声偶极子等热共振峰，温度磁化率中出现声声波偶极子。我们的分析结果不仅适用于石墨烯，也适用于任意六方对称的二维晶体，如二维h-BN、2 H-过渡金属二硫属化物和氧化物。
2019-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Transient thermoelectricity in a vibrating quantum dot in Kondo regime
采用含时非交叉近似和线性响应Onsager关系，研究了振动量子点通过栅电压突然进入近藤区时热电势随时间的演化.研究了零温度和强电子-声子耦合下的瞬时热电势的行为。我们认为，热电势衰减时间的饱和值与其稳态值的倒数可能是确定近藤温度和电子-声子耦合强度值的另一种工具。
2012-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Vortices and backflow in hydrodynamic heat transport
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）；National Centre for Computational Design and Discovery of Novel Materials (MARVEL)（新材料计算设计与发现国家中心（MARVEL））；Paul Scherrer Institut（保罗谢勒研究所）
本文提出了一种分析声子流体动力学的方法，揭示了热涡旋和负热电阻的形成机制，为设计和实验研究提供了新的工具。
2025-07-10 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Effects of heating strategies and ballistic transport on the transient thermal conduction in 3D FinFETs
该研究针对3D FinFET非连续加热的瞬态热传导问题，对比三种加热策略下声子BTE解与宏观扩散方程的结果，揭示了加热策略对热传导的影响及宏观模型在热点区域的局限性。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast x-ray diffraction studies of photoexcited coherent phonons in SrRuO$_3$ thin films
本文报道了金属SrRuO $_3$（SRO）薄膜在超短强激光脉冲激发下的超快X射线衍射实验。取决于层厚度，数据表现出（002）SRO布拉格峰的瞬态分裂，证明尖锐的声应变波的产生和传播。这些不同的结构动力学是由于异常快速的电子-声子弛豫，引起了准瞬时的热应力在SRO。数值模拟结果与实验结果吻合良好，证实了解释。尽管不同的SRO层厚度的定性不同的晶格动力学，我们确定了一个普遍的演变的瞬态平均层应变。从激发配置文件的热应力分布的推断的差异可能暗示对温度依赖的有效Grüneisen参数的SRO。
2013-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transient dynamics in interacting nanojunctions within self-consistent perturbation theory
我们提出了一个分析的瞬态电子和输运性质的纳米结中存在的电子-电子和电子-声子相互作用。我们介绍了一种新的数值方法，它允许在时域中的非平衡格林函数的有效评价。在这种方法中，我们实现了不同的自洽的图形近似，以分析系统的演变后，突然连接到引线和其收敛到稳态。这些近似值进行了测试，与现有的数值精确的结果进行比较，显示出良好的协议，即使是大的相互作用强度的情况下。除了其方法上的优势，这种方法使我们能够研究几个问题的广泛的当前利益，如建立在时间的近藤相关性和存在或不存在的双稳态与电子-声子相互作用。我们发现，在一般情况下，相关效应往往会删除可能出现的电荷双稳态。
2018-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transient Drude Response Dominates Near-Infrared Pump-Probe Reflectivity in Nodal-Line Semimetals ZrSiS and ZrSiSe
利用瞬态反射法研究了两种半金属材料ZrSiS和ZrSiSe在近红外波段的超快光学响应。这两种材料表现出相似的响应，其特征在于两个特征，在时间和能量上很好地分辨。第一个瞬态特征在几百飞秒后衰减，而第二个持续纳秒。使用Drude-Lorentz拟合的材料的平衡反射率，我们表明，快速响应是很好地表示的Drude等离子体频率的降低，和第二个功能的Drude散射率的增加。这直接将瞬态数据与物理图像联系起来，其中载流子在被激发远离费米能量后，通过与声子浴共享其多余能量在几百飞秒内返回到该附近，导致热晶格仅通过缓慢的扩散过程（ns）弛豫。新出现的图像显示，在费米能级载流子密度的突然变化瞬间修改的时间尺度上的电子声子热化不兼容的材料的输运性质，并在很大程度上是由在节线的状态密度降低驱动。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
GiftBTE: An efficient deterministic solver for non-gray phonon Boltzmann transport equation
本文提出开源软件包GiftBTE，采用隐式和显式离散纵标法确定性求解非灰声子玻尔兹曼输运方程，实现高效的三维稳态与瞬态热输运模拟，支持无参数计算及器件热分析。
2023-06-25 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Recent Progress in the Concurrent Atomistic-Continuum (CAC) Method and its Application in Phonon Transport
本文介绍了并行原子连续统（CAC）方法在声子输运的粗粒度空间和时间分辨原子模拟中的最新进展。应用实例，包括热脉冲传播通过晶界和相界面，以及声子和移动位错之间的相互作用，提供证明CAC的能力。模拟结果提供了直观的证据，并揭示了各种现象的基本物理，包括：声子聚焦，波的干扰，位错阻力，界面Kapitza电阻所造成的准弹道声子输运等一种新的方法来量化通量瞬态输运过程中也介绍。
2017-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
