A General Charge Transport Picture for Organic Semiconductors with Nonlocal Electron-Phonon Couplings
有机半导体中的非定域电子-声子耦合是引起分子间转移积分涨落的重要原因。几个不可调和的方案共存的非局域电子-声子耦合的描述，如声子辅助输运，瞬态本地化，带状输运。通过对Holstein-Peierls模型中载流子迁移率的矩阵乘积态近似精确数值研究，我们确定了声子辅助输运、瞬态局域化和类带区随转移积分的变化（$V$）和非局域电子-声子耦合（$ΔV$），并从载流子迁移率、平均自由程、光学电导率和单粒子谱函数等方面分析了它们不同的输运行为。我们还确定了一个“中间政权”，其中没有既定的图片适用，一般认为跳跃政权被发现是在一个非常有限的结束，在拟议的政权范例。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction and phonons in 2d doped semiconductors
该研究基于线性响应介电矩阵与第一性原理方法，建立二维掺杂半导体中屏蔽修正的声子及电子-声子相互作用理论，并以歧化石墨烯验证掺杂对长程耦合的显著抑制。
2025-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Topological surface phonons modulate thermal transport in semiconductor thin films
School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理学院）；Suzhou Institute for Advanced Research, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学苏州高等研究院）；School of Biomedical Engineering, Division of Life Sciences and Medicine, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学生命科学与医学部生物医学工程学院）
本研究通过结合第一性原理机器学习势能与声子玻尔兹曼输运方程和分子动力学模拟，系统研究了拓扑表面声子在半导体薄膜（Si、4H-SiC和c-BN）平面热输运中的作用，发现其对热导率的贡献可达30%以上，并展示了温度和双轴应变可有效调控该贡献。
2026-06-04 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
Towards predictive many-body calculations of phonon-limited carrier mobilities in semiconductors
本文在玻尔兹曼输运方程的框架内，探讨了半导体中载流子迁移率的{ \it ab initio}计算的精度极限。通过专注于硅的范例的情况下，我们表明，完全预测计算的电子和空穴迁移率需要多体准粒子校正能带结构和电子-声子矩阵元素，列入自旋轨道耦合，和一个非常精细的采样动量空间中的非弹性散射过程。通过考虑所有这些因素，我们得到了很好的协议与实验，我们确定的带有效质量作为最关键的参数，以实现预测的准确性。我们的发现为未来载流子迁移率的计算制定了蓝图，并为通过设计来工程半导体中的输运特性铺平了道路。
2018-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Breakdown of Herring's processes in cubic semiconductors for sub-terahertz longitudinal acoustic phonons
在目前的工作中，我们解释了GaAs中的纵向声学声子的衰减作为声子能量$ω$的函数在亚太赫兹域的异常行为。这些沿[100]方向的衰减在低温下在0.6和1 GHz之间显示出平台。我们发现我们中的一些人进行的测量与三阶非谐波过程的新\textit{ab initio}计算之间存在良好的一致性。高原的形成解释了不同的声子-声子散射过程之间的竞争，海岭的机制，在低频占主导地位，饱和和消失。高原被示出由声子的最终状态相空间在给定的温度下可用。我们预测，散射机制的变化也应该出现在硅的衰减约1.2-1.7太赫兹，并认为衰减平台是立方半导体的一般特征。
2018-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Dispersion of confined optical phonons in semiconductor nanowires in the framework of acontinuum approach
在几年前发展起来的理论的基础上，讨论了Ge（Si）原型半导体纳米线的受限光学声子。在目前的工作中，这一理论适用于非极性材料，并推广到声子色散定律涉及波矢中的线性和二次项的情况。治疗被认为是沿着连续介质模型的线路，并导致耦合微分方程描述混合性质的振荡系统。将纳米线模型化为无限长圆柱体，得到了基本方程的解，从而得到了长波长光学声子的描述，这与实验数据和原子模型的计算结果更加吻合。所提出的理论应用于计算的光学声子在Ge纳米线。我们得到了各种光学声子模的色散曲线。在形变势近似下，我们还对模式进行了归一化，并讨论了电子-声子相互作用。
2006-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-induced topological insulating phases in group IV-VI semiconductors
用第一性原理方法研究了动态晶格形变下Ⅳ-Ⅵ族化合物中拓扑绝缘相的发展。不同于静态的拓扑相在平衡条件下，我们表明，非平凡的拓扑相诱导的化合物的动态晶格变形选择性声子模式。时间反转极化的计算表明，Z2不变量的化合物被翻转的选择性声子模式的原子位移和化合物的动态晶格变形后表现出振荡的拓扑相位。我们的结果表明，在固体中的元激发可以触发拓扑相平凡带绝缘体。
2013-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Single-channel or multi-channel thermal transport? Effect of higher-order anharmonic corrections on the predicted phonon thermal transport properties of semiconductors
通过考虑高阶四声子散射、声子重整化和多通道热输运，研究了8种三元金属间化合物半导体的声子热输运性质.常用的最低阶理论，只考虑三声子散射，没有声子重整化，彻底失败的考虑材料和低估的热导率高达2倍。三种化合物的热导率降低，五种化合物的热导率增加，由于四声子散射和声子硬化对预测的热导率的对比作用的高阶修正的应用。使用高阶理论，在300 K的温度下，BiCsK 2和其他三种化合物（SbCsK 2，SbRbNa 2和SbRbK 2）的最低热导率为0.31 W/m-K，通过颗粒状声子输运通道具有低于0.5 W/m-K的热导率。在所有这些超低热导率化合物中，来自波状相干输运通道的贡献低于0.05W/m-K。高阶理论是正确描述热输运物理的必要条件，而低阶理论则将热输运错误地描述为多通道输运。
2022-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Electron Drag Effect on Thermal Conductivity in Two-dimensional Semiconductors
本文利用ab initio模拟研究二维半导体中的电子拖曳效应，发现室温下该效应可显著提高热导率，而在三维半导体中影响可忽略，并揭示了其维度差异的物理机制。
2024-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-mediated renormalization of exciton energies and absorption spectra in polar semiconductors
本研究基于第一性原理求解Bethe-Salpeter方程，揭示了极性半导体中由长程Fröhlich耦合主导的声子振动屏蔽对激子能量和吸收光谱的重整化作用，推进了对固体激子-声子耦合的基础理解。
2024-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Defect Phonon Renormalization during Nonradiative Multiphonon Transitions in Semiconductors
针对等模近似在缺陷载流子俘获速率计算中忽略声子重整化的问题，本文引入 Duschinsky 矩阵和非对角电子-声子耦合贡献，使 GaN 中 $\ ext{C}_\ ext{N}$ 缺陷的计算结果与实验相符。
2025-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Semiconductor Electron-Phonon Equations: a Rung Above Boltzmann in the Many-Body Ladder
本文从电子-声子从头算多体理论推导耦合运动方程 SEPE，以镜像 GKBA 保证平衡稳定性，并统一描述相干与非相干过程。
2023-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-limited Mobility of 2D Semiconductors: Quadrupole Scattering and Free-carrier Screening
二维（2D）半导体在下一代电子学和光电子学中表现出巨大的潜力。这些应用的一个重要性质是声子限制的载流子迁移率。从第一性原理计算迁移率的常用方法依赖于电子-声子耦合（EPC）矩阵的插值。然而，它忽略了由声子产生的动力学四极子的散射，限制了它的准确性。在这里，我们提出了一个第一原理的方法，将四极散射，这导致在一个更好的插值质量，从而更准确的流动性，例如单层二硫化钼和硒化铟。该方法还允许自然地并入自由载流子的效应，使我们能够有效地计算屏蔽的EPC，从而计算杂质半导体的迁移率。特别是，我们发现，由于更强的长程散射在本征InSe的电子迁移率是更敏感的载流子浓度比MoS 2。随着电子浓度的增加，InSe的迁移率可以达到本征值的4倍，然后由于较重的电子态的参与而降低。我们的工作为计算本征和掺杂二维材料中的声子限制迁移率提供了准确有效的方法，并提高了对其输运机制的基本理解。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Phonon scattering limited mobility in the representative cubic perovskite semiconductors SrGeO$_3$, BaSnO$_3$ and SrTiO$_3$
立方钙钛矿氧化物是新兴的高迁移率透明导电氧化物（TCO），但是直到亚稳立方SrGeO $_3$的发现才知道Ge基TCO。采用高压助熔剂法成功地合成了立方SrGeO $_3$钙钛矿的$0.5 \times 0.4 \times 0.2$ -mm $^3$大单晶。声子谱由红外光学反射率和拉曼散射分析确定，以评估由光学声子散射支配的电子输运。计算的室温迁移率的顺序为$3.9 \times 10^2$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，确定立方SrGeO $_3$作为最有前途的TCO之一。采用经典声子理论和实验-理论相结合的方法，基于光学活性声子的极化强度和本征频率，对立方钙钛矿半导体SrGeO $_3$，BaSnO $_3$，SrTiO $_3$的本征电子迁移率进行了全面的分析.
2020-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Optical phonons of SnSe(1-x)Sx layered semiconductor alloys
通过使用偏振拉曼光谱与六个不同的激发波长（784.8，632.8，532，514.5，488，和441.6 nm）的光学声子在层状半导体合金SnSe 1-xSx的演变研究作为一个功能的组合物。的声子模式的偏振依赖性进行了比较与透射电子衍射测量，以确定样品的晶体取向。一些拉曼模式显示出显着的变化，其偏振行为取决于激发波长。确定了SnSe_（1-x）S_x（0<=x<=1）的Ag_2模的最大强度方向不依赖于激发波长，而对应于扶手椅方向。另外还发现，合金中Ag 1，Ag 2和B3 g 1的低频拉曼模式表现出典型的光学声子单模行为，而B3 g 2，Ag 3和Ag 4的高频拉曼模式表现出双模行为。
2020-07-18 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
Intrinsic coherent acoustic phonons in indirect band gap semiconductors Si and GaP
本文报道了在没有金属声子换能器结构的情况下，在（001）取向的体硅和GaP中相干声学声子的本征光产生和检测。由3.1 eV激光脉冲的光激发在两个半导体中的$\sim$ 100 nm穿透深度内产生法向应变脉冲。随后的传播到散装的应变脉冲检测与延迟的光学探头作为一个周期性的调制的光学反射率。我们的理论模型定量地解释了产生的声脉冲通过变形势的电子-声子耦合和检测的空间和时间依赖的光弹效应的两个半导体。与我们的理论模型的比较表明，实验应变脉冲有有限的建立时间为1.2和0.4 ps的GaP和Si，这是可比的光激发电子转移到最低的X谷通过谷间散射所需的时间。从我们的实验中，与GaP的声脉冲产生相关的变形势耦合估计是Si的两倍强，与以前的理论预测一致。
2017-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Transmission Rate, Fluctuations, and Localization in Random Semiconductor Superlattices: Green's Function Approach
我们用格林函数方法研究了随机超晶格中声子的输运和局域化。我们推导出的平均传输率和本地化长度，或李雅普诺夫指数，在超晶格结构因子的表达式。这是通过考虑声子的后向散射，由于复杂的质量密度波动，其中包括所有的前向散射过程。这些分析结果被应用到两种类型的随机超晶格，并与基于传输矩阵方法的数值模拟进行比较。我们的分析结果与数值结果吻合得很好。明确推导出传输波动与平均传输的普遍关系，并通过数值模拟独立确认。研究了局域声子的透射率分布向对数正态分布的过渡。
1994-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Polaronic-Quasiparticle Picture for Generation Dynamics of Coherent Phonons in Semiconductors: Transient and Non-Linear Fano Resonance
我们研究相干声子（CP）在极性和非极性半导体-如GaAs和Si -极化准粒子（PQ）模型的基础上的生成动力学。在该模型中，PQ算子由两类算子组成。一个是准玻色子算子-定义为一组电子算子对的线性组合-另一个是纵向光学（LO）声子算子。特别是解决了瞬态和非线性Fano共振（FR）问题;在超短脉冲激光激发载流子后立即在轻度$n$掺杂的Si中观察到这种量子干涉效应的痕迹[M. Hase et.例如，Nature 426，51（2003）]，尽管在GaAs中尚未观察到。结果表明，声子能态嵌入由准玻色子绝热本征态组成的连续态中。这一结果意味着在目前的光学非线性系统的瞬态FR的表现的可能性。
2016-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Indirect band gap semiconductors for thin-film photovoltaics: High-throughput calculation of phonon-assisted absorption
高性能材料的发现仍然是光伏研究中最活跃的领域之一。间接带隙材料构成了半导体化学空间的最大部分，但从第一性原理计算预测它们对PV应用的适用性仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一个计算效率高的方法来考虑声子辅助吸收整个间接带隙，并用它来筛选127实验已知的二元半导体的潜在的薄膜光伏吸收。使用筛选描述符的吸收，载流子输运和非辐射复合，我们确定了28个潜在的候选材料。该列表包含20种间接带隙半导体，包括成熟的（3），新兴的（16）和以前未开发的（9）吸收材料。这些新化合物大多是富含负离子的硫族化合物（TiS $_3$，Ga $_2$ Te $_5$）和含同质元素键的磷化物（PdP $_2$，CdP $_4$，MgP $_4$，BaP $_3$），代表了光伏材料研究的新前沿。我们的工作突出了间接带隙材料的光电薄膜技术以前未开发的潜力。
2022-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon coupling and mobility modeling in organic semiconductors: method and application to tetracene polymorphs
本文提出第一性原理计算有机半导体特定声子模式与 q 点电子-声子耦合及温度相关载流子迁移率的方法，并在并四苯体相与薄膜多晶型中通过 Raman 光谱和单晶迁移率数据验证。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Polarons in Wurtzite Nitride Semiconductors
从一阶电子-声子修正到自能，计算了纤锌矿晶体结构半导体的极化子结合能和有效质量。计算中采用了一个最近引入的类Frohlich电子-声子相互作用哈密顿量，该哈密顿量考虑了由于各向异性而引起的LO和TO极化的混合。极化子阻尼率有限温度下进行了评估。数值结果报告GAN。结果表明，电子-声子耦合是足够强的，以证明列入二阶修正的必要性。
1998-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Knudsen flow in nanostructured semiconductor systems
我们确定的晶格热导率的纳米线和多层结构中形成的一些典型的半导体材料的尺寸效应，使用玻尔兹曼输运方程，并专注于努森流效应。对于这两种类型的纳米结构的系统，我们发现，声子输运显着降低低于体积值的边界散射界面缺陷和/或界面模式。努森流效应对于几乎所有类型的半导体纳米结构都很重要，但我们发现它们在Si和SiC系统中最明显，这是由于非常大的声子平均自由路径。我们应用和测试我们的线热传输的结果，最近的测量硅纳米线。我们进一步研究和预测典型的多层SiC纳米结构中的尺寸效应，例如，掺杂的SiC/SiC/SiO $_2$分层结构，可以定义纳米晶体管中的传输通道。这里的声子界面散射产生的异质结构的热导率小于在传统的热传输计算中预测的，这表明传统的傅立叶分析，即使在室温下的故障。最后，我们表明，在SiC/SiO $_2$异质结构的有效热输运是敏感的氧化物的深度，因此可以作为一个原位探针的SiC氧化进程。
2005-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Renormalization of the Optical Response of Semiconductors by Electron-Phonon Interaction
在过去的五年里，半导体中电子光学响应的从头计算取得了巨大的进展。计算包括受激电子和留下的空穴之间的库仑相互作用，以及局部场效应。然而，它们是在原子占据固定平衡位置的假设下进行的，并且不包括晶格振动与电子态的相互作用（电子-声子相互作用）的影响。这种相互作用移动并拓宽了观察光谱结构的能量，相应的移动与从头算计算所要求的准确度相当。这些位移和加宽可以计算出不同程度的可靠性，使用一些半经验和从头算技术，但没有完整的计算光谱，包括电子-声子相互作用的日期。本文讨论了电子-声子相互作用的光学响应函数重整化的实验和理论方面，包括温度和同位素质量效应。所使用的一些理论技术也可以应用于分析其他响应函数的重整化，例如声子谱函数，晶格参数和弹性常数。
2001-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of lattice thermal conductivity by mass-conserving cation mutation in multi-component semiconductors
在半导体中，几乎所有的热量都是通过声子（晶格振动）传导的，这受到准粒子寿命的限制。声子-声子相互作用代表产生热阻的散射机制。在热电材料中，由于非谐性引起的这种电阻应该最大化以获得最佳性能。我们使用第一性原理晶格动力学的方法来探索晶格动力学的变化，在整个同构系列中的平均原子质量是保守的：ZnS CuGaS $_2$ Cu $_2$ ZnGeS $_4$。我们的研究结果表明，增强的声子相互作用的多元材料，并确认晶格热导率可以独立控制的平均质量和局部协调环境。
2016-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Electron-Phonon Coupling and Thermal Conductance at a Metal-Semiconductor Interface: First-principles Analysis
金属-半导体界面的热传导机制和电子-声子耦合对热导的贡献在现有文献中尚不清楚。我们报告从头计算模拟的技术上重要的钛硅化物（金属）-硅（半导体）接口，以估计肖特基势垒高度（SBH），和强度的电子-声子和声子-声子热传递的界面。在密度泛函理论（DFT）框架下，采用第一性原理计算，计算了具有C49结构的TiSi $_2$和TiSi $_2$ -Si界面的电子和声子色散关系.这些被用来估计电子-声子线宽和相关的量化耦合的Eliashberg函数。我们表明，电子与界面声子模式的耦合强度是相同的数量级的电子耦合到声子模式的块状金属，其贡献的电子-声子界面电导是可比的谐波声子-声子电导的界面。
2015-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Correlation effects on electron-phonon coupling in semiconductors: many-body theory along thermal lines
本文提出了一种在计算由电子-声子耦合引起的能带结构的温度依赖性时考虑电子关联的方法。它依赖于一个有效的探索的振动相空间沿最近推出的热线。利用$G_0W_0$近似，计算了金刚石、硅、氟化锂、氧化镁和钛白的直接带隙的温度依赖性。在所提出的形式主义中，在每个感兴趣的温度下的单个计算足以获得与替代的更昂贵的方法相同精度的结果。结果表明，多体的贡献超出半局域密度泛函理论修改的电子-声子耦合强度几乎$50$ %的金刚石，硅，钛白，但小于$5$ %的氟化锂和氧化镁。结果揭示了一个复杂的图片关于半局域泛函的有效性的描述的电子-声子耦合。
2016-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Slow Dephasing of Coherent Optical Phonons in Two-dimensional Lead Organic Chalcogenides
该研究在新型杂化二维半导体铅有机硫族化合物中观察到长寿命相干声子，其退相干时间长达75 ps且谐性参数远超卤化物钙钛矿，并可通过有机配体设计调控非谐性与中心对称性，为利用相干声子操控杂化半导体电子特性开辟新途径。
2024-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Diverse Responses in Lattice Thermal Conductivity of $n$-type/$p$-type Semiconductors Driven by Asymmetric Electron-Phonon Interactions
本研究通过模分辨第一性原理计算揭示 EPI 对 n/p 型及直接/间接带隙半导体晶格热导率的差异化影响，并将其归因于轨道分量导致的不对称电子态密度。
2024-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Coherent phonon induced optical modulation in semiconductors at terahertz frequencies
原子和分子气体中的电子和振动非线性的相干调制的强烈的几个周期的脉冲已被用于高谐波产生的软X射线和阿秒制度，以及拉曼频率梳跨越多个倍频程从太赫兹到千兆赫的频率区域。原则上，由于固体和液体的高非线性极化率密度，可以有效地激发类似的高阶非线性过程。在本文中，我们证明了声子调制的光学指数的Si和GaAs的激发和探测附近的直接带隙，分别在~3.4 eV和~3.0 eV。利用10 fs激光脉冲激发Si（001）的纵光学（LO）声子和GaAs（001）的LO声子-等离子体激元耦合模，产生大幅度相干纵光学偏振，对反射的探测光进行有效的振幅和相位调制。在Si和GaAs中的振幅和相位调制的组合作用分别产生具有超过100和60 THz带宽的声子频率梳。
2013-09-13 cond-mat.mtrl-sci
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
Competition between the electronic and phonon-mediated scattering channels in the out-of-equilibrium carrier dynamics of semiconductors: an ab-initio approach
利用Baym-Kadanoff方程研究了间接带隙半导体体硅中载流子的动力学行为。在电子-电子（e-e）和电子-声子（e-p）两种情况下，分别采用半静态GW近似和Fan自能从头算方法计算了电子-电子（e-e）和电子-声子（e-p）的自能.通过使用广义Baym-Kadanoff方法，两个时间演化被宏观时间轴上的唯一动力学所取代。通过使用完整的碰撞近似，进一步简化了连接到时间演化的记忆效应，克服了与现实系统的实时模拟连接的巨大的数值困难。载流子的动力学被证明是减少在这样一种方式有严格的连接到众所周知的平衡电子-电子和电子-声子自能。该链接允许使用一般参数来激励基于载流子能量的e-e和e-p散射通道之间的相对平衡。
2013-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Matryoshka Phonon Twinning in alpha-GaN
了解晶格动力学对于高功率电子器件的有效热管理至关重要，因为声子在大多数半导体中主导热输运。本研究利用互补非弹性X射线和中子散射技术，并报告了最重要的第三代功率半导体之一α-GaN的温度依赖声子动力学。用散射工具发现了一个显著的Matryoshka声子色散，并通过第一性原理计算证实了这一点。这种Matryoshka孪生在整个三维倒易空间被证明是放大的非谐性的相关声子模式，通过创建丰富的三声子散射通道和切割的声子寿命的影响模式超过50%。这种声子拓扑结构有效地有助于减少面内热输运，从而降低a-GaN的各向异性热导率。这些结果不仅对工程设计的热性能和其他声子相关的特性的α-GaN的重要意义，但也提供了宝贵的见解的作用，异常声子拓扑结构的热输运的其他技术上重要的半导体。
2021-06-21 cond-mat.mtrl-sci
High-temperature Phonon Coherence and Tunneling Effect in Semiconductor Superlattices
本研究在InAs/AlAs超晶格中于高达500K的温度下实验观测到稳定的声子相干性与隧穿效应，结合第一性原理计算揭示声子波粒二象性，为极端尺度热声子工程及半导体器件应用提供新路径。
2024-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spectral analysis on a phonon spectral function of a solid-state plasma in a doped semiconductor
本文分析了在杂质半导体中形成的固态等离子体的声子谱函数。声子传播子的实部和虚部进行评估，包括载波屏蔽效应内的随机相位近似，和有限温度下的声子谱函数的光谱行为进行检查的等离子体-声子耦合模式和准粒子激发模式的等离子体。结果被应用到的情况下，导电电子在纤锌矿GAN考虑载流子-声子耦合通道通过极性光学声子。我们发现，等离子体振子LO声子耦合（“上”和“下”）模式的色散关系和通过单准粒子激发的附加模式的字符是严重相关的非局域和动态行为的能量移动和碰撞加宽的等离子体的缀饰声子传播。
2014-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron-Phonon Coupling in Wurtzite Semiconductors: Intervalley Scattering Selection Rules for Hexagonal GaN
提出了纤锌矿结构GAN中电子-声子散射的选择规则。结果得到的最低导带（$Γ$ -valley）和第二导带（$U$ -valley）之间的带间散射。这些选择规则是基于GAN中晶体振动的原始群论分析得出的，其中包括所有声子模式的详细相容性关系。
2013-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic Phonon Dynamics and Directional Transport in Actinide van der Waals Semiconductor USe$_3$
University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化工大学）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Universitat de Valencia（瓦伦西亚大学）；Masaryk University（马萨里克大学）；University of Salzburg（萨尔茨堡大学）；Charles University（查理大学）
本研究通过实验和理论分析揭示了USe₃作为各向异性范德瓦尔半导体的特性，展示了其在方向性电荷传输和声子行为方面的独特表现，并为低维半导体的研究提供了新平台。
2025-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Carrier Mobility by Remote Phonons
Texas Materials Institute and Department of Mechanical Engineering, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校材料研究所和机械工程系）
研究电介质中远程声子对范德华异质结构载流子迁移率的影响，通过第一性原理计算框架，发现其可增强迁移率，如在单层InSe/h-BN结构中，还确定了其他能增强迁移率的电介质，提供了计算方法和迁移率工程见解。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Phonon screening of excitons in atomically thin semiconductors
本研究通过第一性原理GW-BSE计算揭示了声子屏蔽对原子级薄半导体光学激发的显著影响，并发现通过结构工程可调控屏蔽程度，为结构、声子与激子相互作用提供了新见解。
2024-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon Screening of Excitons in Semiconductors: Halide Perovskites and Beyond
从头算Bethe-Salpeter方程（BSE）方法是研究材料中激子的一种既定方法，通常在仅捕获电子静态屏蔽的限制下求解。在这里，我们推广这个框架，也包括动力学屏蔽声子在最低阶的电子-声子相互作用。我们将这种广义BSE方法应用于一系列无机卤化铅钙钛矿CsPbX 3，其中X = Cl，Br和I。我们发现，包括屏蔽声子显着降低了计算的激子结合能这些系统。通过推导一个简单的表达式声子屏蔽效应，我们揭示了一般的趋势，声子屏蔽效应的重要性，在半导体和绝缘体，基于类氢激子模型。我们证明，在各向同性材料中的声子屏蔽校正的幅度可以可靠地预测使用四种材料的具体参数：约化的有效质量，静态和光学介电常数，和最强耦合的LO声子模式的声子频率。这个框架有助于阐明声子屏蔽的重要性及其与半导体中激子性质的关系。
2021-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Coupled transport of phonons and carriers in semiconductors: A case study of n-doped GaAs
我们提出了一个通用的耦合电子-声子玻尔兹曼输运方程（BTEs）计划，旨在捕捉两个相互作用系统的相互阻力。将基于密度泛函理论的非简谐声子-声子相互作用的第一性原理计算与电子-声子相互作用的物理模型相结合，应用我们的耦合BTE方法计算了n掺杂砷化镓的热导率、迁移率、Seebeck系数和Peltier系数.测量的低温增强塞贝克系数被捕获使用的解决方案的完全耦合的电子-声子BTE，而未耦合的电子BTE未能做到这一点。这项工作深入了解了半导体中电荷和热传输的基本性质，并推进了预测性从头计算方法。我们讨论了我们工作的可能扩展。
2020-02-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Generation of coherent acoustic phonons in piezoelectric semiconductor heterostructures
本文综述了压电半导体多量子阱中相干声学声子产生的一些实验和理论方面的内容。为了模拟更先进、更复杂的纳米声学器件，提出了一种宏观连续介质理论，用于研究压电半导体异质结构中相干声学声子的产生和传播。宏观方法适用于相干区，并可以很容易地用来研究基于压电半导体异质结构的相干声器件。对于每一个声子模，相应的相干声场服从加载弦方程。驱动力的贡献来自压电和变形势耦合。我们应用该理论模拟了（0001）取向InGaN/GAN多量子阱中相干纵声声子的产生。数值计算结果与实验结果吻合较好。利用宏观理论，我们还研究了纤锌矿多量子阱中晶体取向对相干声学声子产生的影响。结果发现，相干横向声学声子占主导地位的产生一定的取向角。
2006-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Noise-induced quantum coherence drives photocarrier generation dynamics at polymeric semiconductor heterojunctions
我们提出了一个完全量子力学模型的电子动力学的初级光激发在聚合物半导体异质结，其中包括聚合物堆叠和声子弛豫。通过研究声子引起的波动的状态到状态的能隙和确切的黄金法则速率常数，我们得出结论，共振隧穿的主激子离域链间电荷转移状态之间的可能是在聚合物基体异质结光伏二极管中形成电荷载流子的第一步。
2013-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Charge Transport in Organic Molecular Semiconductors from First Principles: The Band-Like Hole Mobility in Naphthalene Crystal
预测有机分子晶体中的电荷输运是众所周知的挑战。有机半导体中载流子迁移率的计算主要采用基于电荷跳跃的量子化学方法，这种方法很费力，而且精度也不高。在从头算能带理论框架下，从第一性原理出发，计算了萘晶体的电子-声子散射和声子限制空穴迁移率。我们的计算结合GW电子能带结构，从头算电子-声子散射，和玻尔兹曼输运方程。在100 $-$ ~ 300 K温度范围内，空穴迁移率的计算值与实验值符合得很好，并能高精度地预测其温度依赖性。我们发现，分子间的声子和空穴之间的散射调节的迁移率，虽然分子内的声子具有最强的耦合与空穴。我们重新审视的共同信念，只有刚性分子运动影响有机分子晶体中的载流子动力学。我们的工作提供了一个定量和严格的框架来计算有机晶体中的电荷输运，是调和能带理论和载流子跳跃计算方法的第一步。
2018-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Heat transport in crystalline organic semiconductors: coexistence of phonon propagation and tunneling
针对有机半导体热传输实验与传统Peierls-Boltzmann框架预测不符的问题，本研究通过Wigner输运方程引入声子隧穿机制，解决矛盾并定量解释实验，揭示其随温度和分子长度的变化规律及异常热导率现象。
2024-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Wannier interpolation of the electron-phonon matrix elements in polar semiconductors: Polar-optical coupling in GaAs
本文将电子-声子矩阵元的Wannier插值推广到极性半导体中的偏振光耦合情形。我们验证我们的方法发展对实验，通过计算的电子带的宽度，由于电子-声子散射GaAs，原型极性半导体。计算的宽度，然后用来估计在GaAs中的临界点处的激子的加宽和热电子的电子-声子弛豫时间。我们的研究结果与现有的实验数据吻合得很好。最后，我们表明，虽然Fröhlich相互作用是主要的散射过程的电子/空穴接近谷最小值，在协议与低场传输结果，在较高的能量，谷间散射占主导地位的热电子或空穴的弛豫动力学。极化光耦合的插值能力为半导体和热电材料的光吸收和输运性质的计算开辟了新的前景。
2015-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Room temperature wavelike exciton transport in a van der Waals superatomic semiconductor
该研究在范德华超原子半导体Re6Se8Cl2中发现声学激子-极化子，实现室温下准弹道类波的长距离激子输运，揭示其源于准平能带与强声子耦合，为室温弹道半导体研发提供新方向。
2023-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Origin of anomalous temperature dependence of Nernst effect in narrow-gap semiconductors
基于玻尔兹曼输运理论，我们研究了声子拖曳机制引起的能斯特系数（$ν$）反常温度依赖性的起源。对于窄禁带半导体，我们发现在$ν$中有两个明显的峰结构出现的特征温度。因此，塞贝克系数（$S$）总是只有一个峰值。虽然由于电子弛豫时间的动量依赖性而导致的Sondheimer抵消的击穿对于在低$T$下的$ν$中的峰是必不可少的，但是价带对声子拖曳电流的贡献对于在较高$T$下的峰是必不可少的。考虑到这一机制，我们成功地再现了$ν$和$S$的FeSb $_2$的一个巨大的声子拖曳效应的实验观察。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-Phonon Hybridization in Doped Semiconductors from First Principles
本研究针对掺杂半导体中等离激元与声子的非绝热杂化及相互屏蔽的第一性原理研究空白，通过将戴森方程转化为等效阻尼振子的频率无关动力学矩阵实现计算，结果与拉曼数据吻合，为相关光谱实验提供理论参考。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct probing of phonon mode specific electron-phonon scatterings in two-dimensional semiconductor transition metal dichalcogenides: Symmetry and Berry phase
固体系统中的电子-声子散射是决定诸如载流子迁移率和热导率等许多关键物理量的关键过程。在这里，我们报告的声子模式特定的电子-声子散射的直接探测在层状半导体过渡金属dichalcogenides WSe 2，MoSe 2，WS 2，和MoS 2通过非弹性电子隧穿光谱测量，量子输运模拟和密度泛函计算。我们的实验和理论特征动量守恒的单和双声子电子-声子散射涉及多达8个单独的声子模式在单层和双层膜，其中横向，纵向声学和光学，弯曲光学声子量子电荷流中发挥重要作用。此外，我们观察到，双声子非弹性电子隧穿过程，这被证实是通用的在所有四个半导体层，由层数依赖的对称性，量子干涉，和几何Berry相位。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiconductor nanofilms as thermal phonon polarizers: competing effects of scattering selection rules and boundary mode conversion
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究声子散射选择规则对纳米半导体薄膜热流的调制，通过第一性原理计算揭示其与边界模式转换的竞争，驱动低温下模式极化热电流，可实现纳米薄膜声子耦合的对称选择性工程。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
