Dominant Phonon Wavevectors and Strain-induced Splitting of the 2D Graphene Raman Mode
由石墨烯的2D拉曼模式探测的主要声子波矢量$q^{*}$是高度各向异性的，并且随着偏振器的取向旋转：相对于晶格的分析器方向。相应的电子跃迁连接电子等带隙轮廓，其中输入和输出光学矩阵元素的乘积最强，显示出沿$\bm{K}-\bmΓ$的有限分量，其灵敏地确定$q^{*}$。我们放弃了“内部”和“外部”过程的概念。我们的研究结果解释了单轴拉伸应变下石墨烯的2D模式的分裂。分裂起源于应变引起的声子色散畸变;电子能带结构和共振条件的变化对于2D拉曼光谱是可以忽略的。
2011-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Scattering in the Complex Strain Field of a Dislocation
应变工程是提高电子和热电器件性能的关键，因为它会影响材料的热导率。然而，目前的实验不能探测的声子应变相互作用的详细物理，由于在实际材料中的应变场的复杂，不均匀和长距离的功能。位错为我们研究这些非均匀应变场提供了一个很好的模型。本文采用非平衡分子动力学模拟研究了不同应变状态下PbTe晶格热导率随位错密度的变化规律。采用扩展的一维McKelvey-Shockley通量方法分析了位错非均匀应变区中声子散射的频率依赖性。结果表明，声子位错散射是一个空间分辨的过程，不同区域的应变不相等影响了散射速率的大小和频率依赖性。我们的研究不仅推进了声子传播的应变散射的知识，但通过结构设计优化热管理提供了基本的指导。
2021-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Curvature in Monolayer Graphene: Effects on Electronic Structure, Phonon Dynamics, and Lattice Thermal Conductivity
Shenzhen Technology University（深圳技术大学）；Universidade do Porto（波尔图大学）；University of Évora（埃武拉大学）；University of Aveiro（阿威罗大学）；University of Huddersfield（哈德斯菲尔德大学）；Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）
研究应变诱导曲率对单层石墨烯电子结构、声子动力学和晶格热导率的影响，发现曲率增强会改变电子性质并诱导Van Hove奇异点，同时应变导致声子散射增强，降低晶格热导率。
2026-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain effects on phonon transport in antimonene from a first-principles study
应变工程是一种非常有效的方法来连续调谐材料的电子，拓扑，光学和热电性能。利用第一性原理计算和线性化的声子Boltzmann方程，研究了双轴应变下锑烯（Sb单层）的应变相关声子输运.结果表明，当应变小于-1\%时，锑烯的ZA色散出现虚频，表明压缩应变可引起结构失稳.在实验上，可以通过拉伸应变来增强结构稳定性。计算结果表明，在应变为-1%~6%的范围内，晶格热导率随应变的增加而增加，室温下应变为6%时的晶格热导率是应变为-1%时的5.6倍。在所考虑的应变范围内，晶格热导率与屈曲参数$h$成反比。晶格热导率的这种应变依赖性归因于增加应变引起的声子寿命增强，而群速度随着应变的增加对晶格热导率的影响减小。结果发现，声学分支占主导地位的晶格热导率在整个应变范围内。在-1\%应变下，晶格热导率在声子平均自由程（MFP）为50 nm时达到最大值，而在6\%应变下，晶格热导率达到44 $\mathrm{μm}$，表明应变对锑烯的晶格热导率有很强的尺寸效应.这些结果可以为锑烯的制备技术提供指导，并为热管理和热电应用提供通过尺寸和应变调节晶格热导率的观点。
2017-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-limited resistivity of graphene by first-principle calculations: electron-phonon interactions, strain-induced gauge field and Boltzmann equation
石墨烯中的电子-声子耦合被广泛地从第一性原理建模和模拟。我们发现，使用一个准确的声学声子模式的偏振模型是至关重要的，以获得正确的数值结果。在线性响应框架下，在密度泛函理论水平上计算了电子与声学声子模、规范场和形变势之间的相互作用。声学声子的零动量极限被解释为应变模式，允许在GW近似下计算声学规范场参数。研究了电子屏蔽对电子-声子矩阵元的作用。然后，我们解决玻尔兹曼方程半解析石墨烯，包括声学和光学声子散射。结果表明，在Bloch-Grüneisen和均分区域，电子输运主要由未屏蔽的声学规范场决定，而形变势的贡献可以忽略不计，并且是强屏蔽的.通过与实验数据的比较，我们发现声学声子对电阻率的贡献与掺杂和衬底无关。DFT+GW方法低估了这种对电阻率的贡献约30%。在270 K以上，计算的电阻率低估实验一个更严重，低估是在较低的掺杂更大。我们发现，除了远程声子散射，这种分歧的一个可能的解释是电子-电子相互作用，强烈重正化耦合到固有的光学声子模式。最后，在讨论了Matthiessen规则在石墨烯中的有效性之后，我们直接从实验数据中推导出Boltzmann方程的简化解析解，以提取与应变诱导规范场相关的声学声子的耦合。
2014-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Activation of Symmetry-Forbidden Exciton-Phonon Couplings for Enhanced Phonon-Assisted Photoluminescence in MoS$_2$ Monolayers
本研究通过Bethe-Salpeter方程计算与群论分析，发现双轴应变能激活MoS$_2$中对称性禁戒的声子模式，增强声子辅助光致发光，为通过应变工程提升二维材料发光效率提供了新途径。
2025-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Scattering by flexural phonons in suspended graphene under back gate induced strain
我们研究了掺杂悬浮石墨烯中电子的离面（弯曲）声子散射及其对电荷输运的影响。在自由站立的情况下（没有应变）的弯曲分支显示二次色散关系，这成为线性在长波长下，当样品处于张力下，由于旋转对称性破缺。在非应变的情况下，弯曲声子的散射是电子迁移率的主要限制。当考虑高于$\bar{u}=10^{-4} n(10^{12}\,\text{cm}^{-2})$的应变时，该图发生了显著变化。在这里，我们特别研究背栅诱导应变的情况下，并将我们的理论研究结果应用到最近的实验中悬浮石墨烯。
2012-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Strain-driven phonon topological phase transition impedes thermal transport in titanium monoxide
本文通过第一性原理计算与对称性分析，揭示一氧化钛在10%单轴拉伸应变下发生声子拓扑相变，破坏声学支简并并增强声子散射，使晶格热导率沿a、c轴分别降低77%和66%，为通过声子拓扑调控固态热输运提供了新思路。
2024-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multimode magnon-phonon cavity driven by symmetry-locked strain fields
Auburn University（奥本大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本研究通过外延La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3异质结构中的对称锁定应变场，实现了Kittel磁子与声学声子的强耦合，并利用结构域产生的各向异性局部应变将磁子分裂为三个分支，每个分支独立与声子杂化，从而构建了多模磁子-声子避让交叉矩阵，为可编程混合器件提供了新策略。
2026-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Divergent Coherent Phonon Responses Across the Metal-Insulator Crossover
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（物质结构与动力学马克斯·普朗克研究所）
通过激光注量诱导的声子软化与相干反射振荡振幅，发现仅在中等电导率（102-104 S/cm）的金属-绝缘体交叉区域，材料表现出异常强的超快响应，归因于metavalent键合机制。
2026-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Fano resonance enabled infrared nano-imaging of local strain in bilayer graphene
在纳米尺度下以高灵敏度检测局部应变仍然具有挑战性。在这里，我们报告的近场红外纳米成像的局部应变在双层石墨烯通过探测应变引起的声子频率的变化。作为一种非极性晶体，本征双层石墨烯在其横光学（TO）声子频率处具有很小的红外响应。所报道的局部应变的光学检测通过施加垂直电场来实现，该垂直电场打破两个石墨烯层的对称性并向石墨烯声子引入有限电偶极矩。激活的声子进一步与连续电子跃迁相互作用，产生强的Fano共振。由此产生的Fano共振具有非常尖锐的近场红外散射峰，这导致应变检测的异常灵敏度为~0.002%。我们的研究展示了第一个纳米尺度的近场Fano共振，提供了一种新的方式来探测非极性晶体中的高灵敏度的局部应变，并为研究应变诱导的丰富现象打开了令人兴奋的可能性。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial strain effects on magnetic ordering and spin-phonon couplings in the (SrMnO$_3$)$_1$/(LaMnO$_3$)$_1$ superlattice from first principles
本文从第一性原理出发，研究了外延应变对1：1 SrMnO $_3$ /LaMnO $_3$超晶格中磁有序以及自旋与极性声子耦合的影响。观察到由外延应变引起的超晶格的磁相变，与以前的报道一致。我们发现，氧八面体旋转降低基态能量，但不破坏由应变引起的磁相变。我们计算区中心的声子频率和本征矢量作为外延应变和磁有序的函数。拉伸应变的自旋和最低频率的极性模式之间的耦合强度的大幅增加。这种增加可以归因于不同的相对耦合的各种极性模式的外延应变导致的最低模式的字符的变化。最后，自旋-声子耦合强度计算在海森堡形式主义。这种分析直接揭示了交换耦合的变化，由于特定的原子位移或声子模式，以及在整个氧化镧层和SrO层的面外交换耦合的不等价性，后者是在超晶格中的人工结构的结果。
2013-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal conductivity of graphene mediated by strain and size
基于三声子散射框架下的线性化Boltzmann-Peierls输运方程的第一性原理计算和全迭代解，我们表征了应变和非应变石墨烯的晶格热导率$κ$.我们发现$κ$收敛到5450 W/m-K无限无应变石墨烯，而$κ$发散应变石墨烯在室温下随着系统尺寸的增加。这些系统的不同$κ$行为通过声子寿命分析得到进一步的数学验证。弯曲的声学声子是主要的热载体在未应变和应变的石墨烯内的温度考虑。超长平均自由程的弯曲声子有助于有限尺寸效应$κ$的样品大到8厘米，在室温下。有限样品的尺寸依赖和温度依赖$κ$的计算结果与实验数据吻合较好，证明了本方法预测较大石墨烯样品的$κ$的能力。拉伸应变硬化的弯曲模式，并增加它们的寿命，引起有趣的依赖$κ$的样品尺寸和应变由于边界散射和固有的声子-声子散射之间的竞争。这些发现揭示了二维材料中热传输的性质，并可能通过改变应变和尺寸来指导石墨烯的预测和工程$κ$。
2015-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Excitons under strain: light absorption and emission in strained hexagonal boron nitride
面元氮化硼是一种间接带隙材料，在紫外区有很强的发光。这种发光起源于不同声子模式辅助下的束缚激子复合。激子和声子之间的耦合是如此之强，以至于所产生的光发射与直接带隙材料的光发射一样有效。在这篇手稿中，我们研究如何单轴应变修改这种材料的电子和光学性质，特别是它如何影响激子-声子耦合。使用有限差分位移的基础上，最近由我们中的一些人开发的这种耦合的配方，我们调查如何声子辅助下的应变转变。我们的结果为从第一性原理研究应变材料中的声子辅助发光开辟了道路。我们的研究结果是重要的实验，直接探测\hbn下的应变或在其中它被用作基板的其他二维材料与晶格失配。
2022-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Goldstone-like phonon modes in a (111)-strained perovskite
Goldstone模是由自发对称性破缺产生的无质量粒子。虽然这种模式在基本粒子物理学以及超流氦、超导体和磁振子等凝聚态系统中都有发现，但结构性的戈德斯通模式却很罕见。薄膜中的外延应变可以诱导体中不可获得的结构和性质，并且已经针对（001）取向的钙钛矿氧化物进行了深入研究。本文用第一性原理计算预测了（111）应变SrMnO 3中的类Goldstone声子模。在压应变下，两个面内旋转不稳定性之间的耦合产生了Goldstone模式的墨西哥帽形能量表面特征。相反，大的拉伸应变诱导面内极性不稳定性，没有方向偏好，从而产生连续的极性基态。这种具有U（1）对称性的声子模可以模拟结构凝聚态的希格斯模。这种希格斯玻色子玻色子的质量，由墨西哥帽能量表面的形状决定，可以通过适当选择基底的应变来调整。
2017-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Nonmonotonic strain dependence of lattice thermal conductivity in monolayer SiC: a first-principles study
越来越多的二维（2D）材料已经在实验上实现或理论上预测，这在纳米和光电子学中具有潜在的应用。电子器件的各种应用与其热传输特性密切相关。通过求解线性化的声子玻尔兹曼方程，研究了具有理想平面六边形蜂窝结构的单层SiC中声子输运的应变依赖性。研究发现，单层SiC的室温晶格热导率（$κ_L$）比石墨烯的低两个数量级。低的$κ_L$是由于小的群速度和短的声子寿命，这也可以解释为极化共价键由于大的电荷转移从Si到C原子。在所考虑的应变范围内，证明了SiC单层膜是力学和动力学稳定的。随着拉伸应变的增加，SiC单层膜的$κ_L$表现出异常的非单调起伏行为，这是由于声子群速度的变化与低频声子模的声子寿命之间的竞争.在低应变（$<$ 8%）下，声子寿命的增加导致$κ_L$的增加，而在高应变（$>$ 8%）下，群速度的降低以及声子寿命的减少是导致$κ_L$减少的主要机制。我们的工作进一步丰富了二维六边形蜂窝结构材料的声子输运研究，并激发了进一步的实验研究。
2018-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Enhanced Coherence in Curved hBN Quantum Emitters
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）；Soreq NRC（索雷克国家研究中心）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本研究通过曲率诱导的应变抑制缺陷声子耦合，提高了hBN中量子发射体的室温相干性，利用红外纳米光谱揭示了应变引起的声子模分裂，并通过第一性原理计算证明了应变驱动的声子再分布对声子密度态的局部修改。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced Dynamic Spin-Phonon Coupling in Epitaxial RuO2 Films
Gwangju Institute of Science and Technology (GIST)（光州科学技术院）；University of Minnesota−Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）；Hankuk University of Foreign Studies（韩国外国语大学）；Seoul National University（首尔大学）；Sejong University（世宗大学）
该研究利用超快相干声子光谱与时间分辨磁光克尔效应，揭示外延 RuO2 薄膜中应变弛豫调控的声学和光学声子动态频率变化及自旋–声子耦合机制。
2026-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tensile Strain Induced Anomalous Enhancement in the Lattice Thermal Transport of Monolayer ZnO: A First Principles Study
本研究通过第一性原理计算发现，0%-10%双轴拉伸应变会反常提升单层ZnO的晶格热导率，揭示了ZA声子模硬化、声子特性竞争及四声子散射的关键作用，阐明了高阶非简谐性的影响机制。
2023-12-13 cond-mat.mtrl-sci
The influence of elastic strain gradient on the upper limit of flexocoupling strength, spatially-modulated phases and soft phonon dispersion in ferroics
在Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）理论的框架下，研究了在方形弹性应变梯度存在下，序参量和弹性应变梯度之间的挠曲耦合对具有公度和非公度长程有序相的铁电体中空间调制相（SMP）稳定性的作用.对于任意应变梯度，自由能稳定性要求有平方弹性应变梯度。得到的解析表达式表明，静态体挠曲电效应强度的大小的基本上限，由Yudin和Tagantsev建立的平方弹性应变梯度和高阶梯度项下的情况下，应被取代的挠曲电耦合强度的梯度项的存在下的温度依赖性条件。此外，我们建立了SMP出现，并成为稳定的公度铁电体，如果flexocoupling常数超过临界值，定义的约化温度，应变和序参量梯度常数，收缩和膨胀系数在LGD功能。我们计算的软声子色散铁性材料的公度和非公度的长程有序相允许平方弹性应变梯度，以及静态和动态flexocoupling。结果表明，光模的色散对弯曲耦合的影响较小，而声模的色散对耦合强度的影响较大。结果表明，随着弯曲耦合常数的变化，光模和声模的色散出现了非平凡的差异。
2016-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate induced tuning of compressive strain and phonon modes in large area MoS2 and WS2 van der Waals epitaxial thin films
采用脉冲激光沉积法生长了大面积的MoS 2和WS 2范德华外延薄膜，并对薄膜的层数进行了完全控制。生长在c-平面蓝宝石上的薄膜显示出A1 g和E12 g声子模式的硬化，对于MoS 2和WS 2，随着层数的减少。观察到的硬化转化为0.52%和0.53%的压缩应变，伴随着基本直接带隙分别增加到单层MoS 2和WS 2的1.74和1.68 eV。应变随层数的增加而衰减。HRTEM成像直接揭示了范德华层与衬底的原子配准的性质和相关的压缩应变。结果表明，一个实用的路线，以稳定和工程应变这类材料在大面积器件制造。
2016-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Tunable shear strain from resonantly driven optical phonons
应变工程最近已经扩展到超快时间尺度，驱动金属-绝缘体相变和超声退磁前沿的传播。然而，非线性晶格动力学支撑界面光电相位开关尚未得到解决。在这里，我们专注于在LaAlO $_3$单晶，氧化物电子最广泛使用的基板之一的极性晶格振动的脉冲共振激发引发的晶格动力学。我们发现，离子拉曼散射驱动相干氧八面体旋转周围的高对称性的晶体轴，我们确定，通过DFT计算，底层的声子-声子耦合通道。共振晶格激发产生纵向和横向声波包，使各向异性光致应变平衡和平衡。重要的是，剪切应变波包被发现在声子共振时以非凡的效率产生，在振幅上与更传统的纵向声波相当，为超快材料控制开辟了令人兴奋的前景。
2020-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Flexo-Strain Engineering of Phonons and Ferrons in Thin Films of Van der Waals Ferrielectrics
Institute of Physics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院物理研究所）；Frantsevich Institute for Problems in Materials Science, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院弗拉采维奇材料科学问题研究所）；Department of Materials Science and Engineering, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程系）；V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院V.拉什卡廖夫半导体物理研究所）；Department of Microelectronics, Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute（伊戈尔·西科尔斯基基辅理工学院微电子系）；Institute of Solid-State Physics and Chemistry, Uzhhorod University（乌日霍罗德大学固体物理与化学研究所）；Department of Materials Science and Engineering, Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系）
该研究采用朗道-金兹堡-德文希尔方法，探究范德华铁电体薄膜中声子与铁子的色散规律，揭示挠曲应变可调控其色散，为相关材料的挠曲应变工程提供了理论基础。
2026-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Softening and Direct to Indirect Bandgap Crossover in Strained Single Layer MoSe2
受Tongay等人最近的实验观察的启发[Tongay等人，Nano Letters，12（11），5576（2012）]，我们展示了单层MoSe 2的电子性质和拉曼特性如何受到弹性双轴应变的影响。我们发现，随着应变的增加：（1）E'和E”拉曼峰（本体中的E1 g和E2 g）表现出显著的红移（2）A1'峰的位置保持在180 cm-1（A1 g散装），并不随进一步应变而显著变化，（3）低能弯曲声子的色散从二次向线性过渡;（4）在3%的双轴拉伸应变下，电子能带结构经历直接向间接的带隙过渡。因此，应变的应用似乎是一种有前途的方法，用于快速和可逆的调谐单层MoSe 2和类似的MX 2二硫属化物的电子，振动和光学性质。
2013-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial strain induced magnetic transitions and phonon instabilities of the tetragonal SrRuO3
利用密度泛函理论计算了四元SrRuO 3（SRO）在外延应变影响下的磁性和动力学性质。研究发现，在xy平面上的拉伸和压缩应变都能引起Ru原子磁矩的突变。特别地，在面内约4%的压缩应变下，诱导铁磁到铁磁转变。当拉伸应变大于3%时，Ru的磁矩随应变的增加而逐渐下降，表现为弱铁磁状态。我们发现，这种磁转变可以定性地解释的Stoner模型。此外，在Γ点的冻结声子计算表明，结构不稳定性可以发生在压缩和拉伸应变。这种不稳定性是非常相似的铁电钙钛矿氧化物，即使SRO仍然是金属在我们研究的范围内。这可能对以SRO为组分的氧化物超电池的物理性质产生影响。
2012-12-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain effect in silicon-on-insulator materials: Investigation with optical phonons
我们报告了一个详细的实验和理论研究的残余应变的影响，应变弛豫，这体现在商业绝缘体上硅（SOI）晶片的Si/SiO $_{2}$接口。SOI材料由位于处理硅晶片上的绝缘体（埋入的SiO $_{2}$层）顶部的单晶硅覆盖层（SOL）制成。红外反射率谱表明，随着溶胶的减薄，SiO $_{2}$埋层不断弛豫。与此同时，溶胶表面粗糙度和Si/SiO $_2$界面附近的Si中光学声子的线宽（通过显微拉曼光谱探测）增加。在交付的晶片中，这是由于硅在埋入的SiO $_{2}$层两侧的轻微膨胀，相反，硅被压缩。变薄的SOL修改这些初始平衡条件。为了得到定量的结果，我们已经模拟了我们所有的拉曼光谱使用的光学声子的非均匀位移和加宽的理论，它考虑到声子与静态应变波动的相互作用。从线宽与界面距离的变化，我们已经发现，均方应变继续放松，通过几个$μm$的顺序上的深度在大部分的晶片。我们还表明，SOL表面粗糙度是有关的Si/SiO $_2$接口附近的应变波动。
2000-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Topological phonons in an inhomogeneously strained silicon-2: Evidence of spin-momentum locking
在这项研究中，我们报告的第一个实验证据的自旋动量锁定的拓扑声子在非均匀应变硅薄膜。拓扑声子中的自旋动量锁定导致独立样品结构中的纵向自旋织构或空间不均匀的自旋分布。利用位置相关的霍尔效应和平面霍尔效应测量揭示了自旋织构。载流子密度和反常霍尔电阻沿样品长度呈线性变化。同样，与自旋相关散射相关的平面霍尔电阻也被发现在沿着样品长度的两个不同位置处是不同的。自旋-动量锁定也引起了横向热自旋电流和自旋-能斯特磁热响应，这是发现使用角度相关的纵向二次谐波测量。磁热电响应也是Si样品的晶体学的函数，其中响应的符号<110>对于对准的<100>样品是相反的。拓扑声子中的自旋-动量锁定可以在室温及室温以上产生大的自旋相关响应，这可以为高能效的自旋电子学和自旋热电子学器件铺平道路。
2021-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biaxial tensile strain tuned up-and-down behavior on lattice thermal conductivity in $β$-AsP monolayer
各种具有石墨烯类屈曲结构的二维（2D）材料出现，并且最近已经从第一性原理计算提出$β$相AsP单层是热稳定的。热输运的研究对这些二维材料基纳米电子器件的研究具有重要意义。受此启发，通过求解线性化声子玻尔兹曼方程的单模弛豫时间近似（RTA）内的应变相关的声子输运的AsP单层的比较研究。结果表明，AsP单分子层的晶格热导率（$κ_L$）与具有类似屈曲结构的As单分子层的晶格热导率非常接近，这是由于As单分子层对AsP单分子层的声子寿命的降低与群速度的提高相互抵消的结果.相应的AsP单分子膜的室温薄层热导率为152.5 $\mathrm{W K^{-1}}$。值得注意的是，增加的拉伸应变可以硬化长波长的平面外（ZA）声学模式，并软化平面内的纵向声学（LA）和横向声学（TA）模式。计算结果表明，随着应变的增加，AsP单层膜的$κ_L$呈现非单调的上下运动。这种不寻常的应变依赖性是由于声子群速度的降低、ZA模声子寿命的提高和TA/LA模非单调上下声子寿命之间的竞争。结果表明，在所研究的应变范围内，$κ_L$以声学分支为主，ZA分支的贡献随应变的增加而增加，TA/LA分支的贡献则相反。通过分析累积$κ_L$相对于声子平均自由程（MFP）的变化，发现拉伸应变可以有效地调制AsP单分子膜中$κ_L$的尺寸效应。
2018-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Imaging of Strain Driven Magnetic Domains and Strong Spin-Phonon Coupling in Epitaxial Thin Films of SrRuO3
用脉冲激光沉积法生长了具有大应变无序的SrRuO 3外延薄膜，磁性测量显示出两个明显的转变温度。对于第一次，我们提出了视觉演变的磁畴在这两个过渡使用磁力显微镜对这些薄膜。该研究清楚地表明，对应于两种转变的磁各向异性是不同的。据观察，垂直磁各向异性是占主导地位的薄膜，这导致在域自旋取向优选在面外方向。拉曼光谱研究表明，磁性有序对晶格结构有很大的影响。通过对磁跃迁附近声子谱的分析，发现在LSAT和SrTiO 3单晶衬底上生长的SrRuO 3薄膜存在较强的自旋-声子耦合，自旋-声子耦合强度（λ）分别为λ ~ 5 cm-1和λ ~ 8.5 cm-1。
2020-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Phonons Softening in Tip-Stretched Monatomic Nanowires
最近的实验表明，通过金单原子纳米线的电子输运在阈值电压以上是耗散的，这是由于通过电子-声子相互作用激发声子。我们通过计算，通过密度泛函理论，一个完美的单原子纳米线在其机械伸长的区域边界纵向声子频率的数据。如果假设拉伸是均匀分布的，那么我们发现的理想应变纳米线的理论频率与实验不兼容。借助半经验的Au-Au势，我们模拟了由两个尖端施加的真实纳米线拉伸。在这个模型中，我们看到应变倾向于集中在结中，因此纳米线的平均应变大约是理想值的一半。在此约化应变下，声子软化的计算结果与实验结果吻合得更好。
2002-09-25 cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of ferroelectricity in epitaxially strained Pb$_2$TiO$_4$
本文用密度泛函理论研究了假设的Ruddlesden-Popper化合物Pb $_2$ TiO $_4$的结构和极化。计算了空间群为$I4/mmm$的高对称性K-$_2$-NiF-$_4$-型参考结构的带内声子.在理论基态晶格常数下，存在一个不稳定的红外激活声子。该声子冻结以产生$I2mm$铁电态。作为外延应变的函数，两个额外的铁电相被发现，与空间群$I4mm$和$F2mm$在压缩和拉伸应变，分别。
2005-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Impact of strain on electron-phonon coupling of quantum emitters
University of Oslo（奥斯陆大学）；Center for Physical Sciences and Technology (FTMC)（立陶宛物理与工程技术中心）；Max-Planck Institut für Polymerforschung（马克斯·普朗克聚合物研究所）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
研究应变如何影响量子缺陷的电子-声子相互作用，通过第一性原理计算分析硅空位在应变下的振动结构，发现应变可增强德拜-瓦勒因子，提升量子发射体性能，并实现无磁场应变检测。
2026-06-05 cond-mat.mtrl-sci
High anisotropy of fully hydrogenated borophene
用第一性原理计算研究了全氢化硼杂环丁烷在应变下的力学性质和声子色散。分别考虑了沿a和b方向的单轴拉伸应变和双轴拉伸应变。结果表明，硼杂环戊烷的力学性质和声子稳定性都具有高度的各向异性。沿a方向的极限拉伸应变仅为0.12，但沿b方向的极限拉伸应变可高达0.30。与硼氢化物和其他二维材料（石墨烯、石墨烷、硅烯、硅烷、h-BN、磷烯和MoS 2）相比，硼氢化物在面内极限应变方面表现出最显著的各向异性，这对于应变工程非常重要。此外，在三个施加的应变下的声子分散体表明，borophane可以承受高达5%和15%的单轴拉伸应变沿a-和b-方向，分别和9%的双轴拉伸应变，表明borophane的机械故障很可能源于声子不稳定性。
2016-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-breaking strain drives significant reduction in lattice thermal conductivity: A case study of boron arsenide
本文通过第一性原理计算发现单轴拉伸应变通过解除声子简并和软化声子谱显著增加三声子与四声子散射，使砷化硼晶格热导率在室温下降低近80%，为通过调控晶体对称性操纵热输运提供了新途径。
2025-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Dynamically-enhanced strain in atomically thin resonators
石墨烯和相关的二维（2D）材料具有显著的机械、电子、光学和声子性质。因此，2D材料对于将其基本激发（激子、声子）耦合到其宏观机械模式的混合系统是有希望的。这些内置的系统与庞大的结构相比可以产生增强的应变介导的偶联，例如，包括耦合到纳米机械谐振器的单个量子发射器。在这里，我们使用原始单层石墨烯鼓的显微拉曼光谱，证明石墨烯的宏观弯曲振动会引起动态光学声子软化。这种软化是在强非线性驱动下达到高达$\mathbf{\approx 4 \times 10^{-4}}$的值的动态诱导拉伸应变的明确指纹。这种非线性增强的应变超过具有相同均方根（RMS）振幅的谐波振动的预测值一个数量级以上。我们的工作为动态应变工程和动态应变介导的控制二维材料和相关异质结构中的光-物质相互作用提供了希望。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain Effects on Auger-Meitner Recombination in Silicon
本研究利用第一性原理计算发现，双轴应变对硅中俄歇-迈特纳复合速率有非平凡影响，特别是拉伸应变将涉及两空穴一电子的复合速率抑制38%，从而增加p型硅少数电子载流子寿命，可用于提升硅器件效率。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci
The use of strain and grain boundaries to tailor phonon transport properties: A first principles study of 2H-phase $CuAlO_{2}$ (Part II)
近来已经研究了透明氧化物材料，例如$CuAlO_{2}$，一种p型透明导电氧化物（TCO），用于高温热电发电机和废热冷却器。TCO材料通常成本低且无毒。通过应变和纳米结构化来设计它们的潜力是两个有前途的途径，可以不断调整电子和热性能，以实现高zT值和低成本/kW-hr器件。在这项工作中，2 H $CuAlO_{2}$的应变依赖的晶格热导率的计算通过求解声子玻尔兹曼输运方程与原子间的力常数从第一性原理计算。虽然在室温下平均体热导率为约32 W/（K-m），但对于典型的实验晶粒尺寸，在室温下从3 nm到30 nm，其下降到5-15 W/（K-m）之间。我们发现，应变可以提供的热导率的增加，以及预期的降低，但是，小晶粒尺寸的整体包含决定了这种材料的低热导率的潜力。
2019-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Effects of layer stacking and strain on electronic transport in 2D tin monoxide
一氧化锡是一种具有双极性导电性的稀有氧化物半导体，是一种有趣的二维材料。然而，较低的室温迁移率限制了SnO的应用前景。因此，我们系统地研究了不同的层结构和应变对SnO的电子-声子耦合和声子限制迁移率的影响。对于不同的层结构，高频区的A2 u声子模是与电子耦合的主要贡献者。双层结构中Sn原子的轨道杂化改变了导带边缘，显著降低了电子-声子耦合，从而使双层结构的电子输运性能优于其他结构。此外，单层结构中-1.0%的压应变使CBM在Gamma点和M-Gamma线上形成两个谷，并导致Eg-1模辅助的谷间电子散射。而电子-声子耦合区域从高频（A2 u）向低频（Eg-1）的转移导致迁移率变化不大。
2018-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Divergence of the Thermal Conductivity in Uniaxially Strained Graphene
通过平衡态分子动力学模拟研究了应变和同位素无序对悬浮石墨烯热输运的影响。我们表明，非应变石墨烯的热导率，计算从平衡时的热流波动是有限的，并在有限的温度下收敛与大小。相比之下，应变石墨烯的热导率随模型的尺寸几何发散，当应变超过相对较大的阈值2%时。声子人口和寿命的分析解释了分歧的热导率的结果，在占领的低频面外声子的变化，并增加其寿命，由于应变。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding mechanisms of thermal expansion in PbTiO$_3$ thin-films from first principles: role of high-order phonon-strain anharmonicity
材料的热性能对于各种技术至关重要，并且越来越成为材料设计工作的目标。然而，只有相对较新的第一性原理计算技术的进步，才使研究人员能够探索热性质的微观机制，如热膨胀。我们使用Grüneisen的热膨胀理论结合密度泛函计算和准谐波近似揭示机制的热膨胀在PbTiO $_3$薄膜的弹性和振动的自由能的贡献。令人惊讶的是，我们发现，虽然PbTiO $_3$薄膜的结构参数随温度的演变，如果他们是由线性弹性为主，PbTiO $_3$薄膜是强烈的非谐，与失配应变和温度的弹性常数和Grüneisen参数的变化很大。我们发现，一个偶然的近取消不同类型的非谐性之间产生这种行为。我们的研究结果说明了高阶声子应变非谐性在确定PbTiO $_3$薄膜的温度相关的结构参数的重要性，并突出了复杂的方式，其中热膨胀，失配应变和弹性和振动性能交织在一起。
2021-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Tunable Opto-electronics in PdS$_2$ Monolayer: the Role of Band Nesting and Carrier-Phonon Scattering
基于第一性原理计算，本文发现PdS$_2$单层在双轴拉伸应变下具有光学吸收峰红移和载流子迁移率显著提升的特性，揭示了能带嵌套和载流子-声子散射抑制的机制，为柔性光电器件设计提供了新途径。
2025-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Broadband Phonon Scattering in PbTe-based Materials Driven Near the Ferroelectric Phase Transition by Strain or Alloying
设计具有低晶格热导率的材料的主要障碍是难以在整个频谱上有效地散射声子。使用第一性原理计算，我们表明，驱动PbTe材料的铁电相变的边缘可能是一个强大的战略来解决这个问题。我们通过将拉伸[001]应变施加到PbTe及其与另一种岩盐IV-VI材料PbSe的合金，以及通过将PbTe与菱形IV-VI材料GeTe合金化来说明这一概念。这在区域中心处诱导了非常软的光学模式，这增加了非谐波声光耦合并降低了所有频率下的声子寿命。我们预测，以所述方式驱动接近相变的PbTe、Pb（Se，Te）和（Pb，Ge）Te合金将具有比PbTe低得多的晶格热导率（2-3倍）。所提出的概念可能为开发更高效的热电材料开辟新的机会。
2019-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Pivotal role of magnetic ordering and strain in lattice thermal conductivity of chromium-trihalide monolayers
理解自旋和声子之间的耦合对于控制磁性材料中的晶格热导率（$κ_l$）至关重要，正如我们在这里展示的CrX $_3$（X = Br和I）单层。我们发现，这些化合物表现出大的自旋-声子耦合（SPC），占主导地位的Cr原子的面外振动，导致显着不同的声子分散在铁磁（FM）和顺磁（PM）相。晶格热导率计算提供了额外的证据，强SPC，特别是大的$κ_l$被发现的FM相。最引人注目的是，PM和FM阶段表现出根本不同的行为与拉伸应变，其中$κ_l$增加与PM阶段的应变，并强烈减少FM阶段-我们解释通过分析声子寿命和散射率。综上所述，我们揭示了非常高的意义SPC上的声子输运CrX $_3$单层，结果可扩展到其他二维磁性材料，这将是有用的热自旋器件的进一步设计。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Strain broadening of the 1042-nm zero-phonon line of the NV- center in diamond: a promising spectroscopic tool for defect tomography
金刚石中带负电荷的氮空位（NV-）中心在许多量子应用中是有希望的候选者。在这里，我们研究中心的红外（IR）零声子线（ZPL）的分裂和加宽。我们开发了一个模型，这些影响，占光依赖的微观缺陷分布引起的应变。我们应用这个模型来解释所观察到的变化的IR ZPL形状与温度和光激发条件。我们确定了一个异常的温度依赖性的增宽机制和缺陷以外的替代氮中心显着有助于应变增宽。前一个结论表明在中心的单重态能级存在强的Jahn-Teller效应，后者表明加宽的主要来源尚未确定。这些结论对于理解该中心和金刚石量子器件的工程设计具有重要意义。最后，我们建议，红外ZPL可用作探测微观应变场和进行缺陷层析成像的灵敏光谱工具。
2017-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Strain effects on the spin-orbit induced band structure splittings in monolayer MoS2 and graphene
采用第一性原理计算，计算了应变对单层MoS 2中价带顶和导带底的自旋轨道诱导分裂以及石墨烯中带隙的影响.这些分裂的各种对称类型的应变的依赖性描述通过一个有效的哈密顿量的方法的基础上的不变量和参数的模型中提取的拟合理论。这些分裂与声学声子变形势或电子-声子耦合矩阵元有关，这些矩阵元进入这些材料中传导的自旋相关散射理论。
2013-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of carriers, coherent acoustic phonons and strain pulses in BiSbTe1.5Se1.5 topological insulator thin films
本文利用简并泵浦-探测反射光谱研究了不同厚度BSTS拓扑绝缘体薄膜中载流子、相干声学声子与应变脉冲的超快动力学，揭示了不同厚度下的动力学主导机制及温度、载流子密度对衰减过程和声子参数的影响。
2025-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational properties of LiNbO$_3$ and LiTaO$_3$ under uniaxial stress
结构应变严重影响材料特性，例如线性和非线性光学响应。此外，应变起着关键作用，例如，在铁电物理学中，特别是它们的畴壁。$μ$-拉曼光谱是一种非常适合的技术，这种应变效应的调查，因为它允许测量晶格动力学局部。然而，量化和重建应变场的拉曼映射需要知识的声子频率的应变依赖性。本文利用密度泛函理论和$μ$-Raman光谱，从理论和实验两个方面分析了广泛应用的铁电体钽酸锂和钽酸锂中的声子频率随单轴应变的变化。总体而言，我们发现我们的$ab$ $initio$模型和实验数据之间的应力细胞进行了良好的协议。大多数的声子显示出在压缩应变下的频率增加，而相反的是观察到的拉伸应变。此外，对于E型声子，我们观察到的升降机已经在中等应变场（即在$\pm0.2~\%$）沿x和y方向的简并。因此，这项工作允许在现代型散装和薄膜设备组装从钽酸锂和钽酸盐的三维应变的系统分析。
2022-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Large trion binding energy in monolayer WS$_2$ via strain-enhanced electron-phonon coupling
本文通过纳米颗粒诱导局部应变，在单层 WS$_2$ 中实现了高达约 100 meV 的 trion 结合能，并揭示其增强机制为应变增强的电子-声子耦合，为 trion 基纳米光机电器件提供了新途径。
2024-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A nonequilibrium Green's function study of thermoelectric properties in single-walled carbon nanotubes
采用非平衡格林函数方法研究了单壁碳纳米管（SWCNT）中的声子和电子输运。在含有$mod(n,3)\not=0$的锯齿形单壁碳纳米管（$n$，0）中，热导主要由声子输运引起，而电子的贡献很小.在这种类型的SWCNT中，品质因数（$ZT$）的最大值为约0.2。由于塞贝克系数增强，较窄的SWCNT中的$ZT$要大得多。$ZT$在扶手椅型SWCNT中较小，其中塞贝克系数由于零带隙而较小。研究发现，原子团簇同位素掺杂能明显降低声子热导，提高$ZT$值。单轴拉伸和压缩应变在整个频率范围内抑制声子，导致声子热导在整个温度范围内减小。有趣的是，拉伸应变对声子输运的影响比压缩应变更严重，因为在拉伸应变$ε>0.05$下，高频$G$模式被完全滤除。应变对电子能带结构的子带边缘也有重要影响，使电子透射函数中的阶跃平滑。由于电子电导的降低克服了热导的降低，因此应变使$ZT$降低。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Thermal and electrical conductivity of a refractory high-entropy alloy after high-pressure torsion: Electron versus phonon contributions
WPI, International Institute for Carbon Neutral Energy Research (WPI-I2CNER), Kyushu University（九州大学碳中和社会能源研究国际中心）；School of Mechanical Engineering, FEM, University of Campinas, UNICAMP（坎皮纳斯大学机械工程学院）；School of Applied Sciences, University of Campinas, FCA-UNICAMP（坎皮纳斯大学应用科学学院）；Department of Materials, Faculty of Engineering, Kyushu University（九州大学工学分部材料系）
研究通过高压扭转处理难熔高熵合金TiZrHfNbTa，探讨纳米结构和缺陷工程对热导率和电导率的影响，分析电子与声子贡献，揭示热导率和电导率随应变的不同演化及原因。
2026-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain engineering on the superconducting properties of MgB2 thin film
采用第一性原理计算研究了双轴应变对MgB 2薄膜超导性能的影响。声子色散的稳定性分析表明，高达7%的双轴应变可以施加到MgB 2上，而不会引起任何虚频。基于Migdal-Eliashberg理论框架的超导性质计算成功地再现了MgB 2的双能隙超导性。结果表明，双向拉伸应变使MgB 2的临界温度升高，双向压缩应变使其临界温度降低。通过电子结构和声子色散的计算，研究了双轴应变对超导性质影响的微观机制。增加的Tc是费米能级处的电子密度增加和面内硼声子软化的组合结果。通过高通量筛选合适的衬底，发现大部分衬底都会导致MgB 2薄膜产生拉应变，这与大量实验结果一致。在这项工作中的结果提供了详细的理解的双轴应变工程机制，并表明，双轴应变工程可以是一种有效的方式来调整MgB 2和其他类似材料的超导性能。
2022-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Detuning of Exciton-Phonon Resonance in WS2
Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)（马德里材料科学研究所）；Universidad Autonóma de Madrid（马德里自治大学）
通过机械变形实现二维半导体共振拉曼散射的调谐，无需改变激光能量，实现共振与非共振散射的可控转换，实验显示WS2中B激子红移180 meV，导致双共振2LA(M)模式在532 nm激发下显著坍塌。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Critical behavior of the damping rate of GHz acoustic phonons in SrTiO3 at the antiferrodistortive phase transition measured by time- and frequency-resolved Brillouin scattering
我们利用频域布里渊散射和时域布里渊散射测量了SrTiO 3中纵向声学声子随温度变化的阻尼率。我们调查样品与（La，Sr）MnO 3和SrRuO 3覆盖层，这导致在层-衬底界面处的压缩或拉伸应变，分别。不同的应变状态导致不同的畴结构在SrTiO 3中延伸到体的SrTiO 3衬底，并强烈影响声子的传播。实验表明，界面STO层中声学声子的阻尼率强烈地依赖于样品温度和应变诱导畴结构。我们还表明，作为温度函数的阻尼率表现出接近SrTiO 3立方到四方相变的临界行为。
2018-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous phonon Grüneisen parameters in semiconductor Ta$_2$NiS$_5$
本文通过偏振拉曼光谱和第一性原理计算，揭示了半导体Ta$_2$NiS$_5$中B$_{2g}$声子在拉伸应变下频率异常升高并具有负的大Grüneisen参数，表明该材料接近结构不稳定性。
2024-07-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
