Electron-phonon scattering from Green's function transport combined with Molecular Dynamics: Applications to mobility predictions
我们提出了一个概念上简单的方法来处理电子-声子散射和声子有限迁移率。通过结合基于格林函数的传输计算和分子动力学（MD），我们得到了一个依赖于温度的传输，我们评估的流动性。我们验证我们的方法通过比较不同的散装和一维系统的玻尔兹曼输运方程（BTE）获得的迁移率和电导率。对于体硅和金，我们成功地与实验值进行比较。我们讨论的局限性和优势的计算方法。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall
Phonon-Limited Mobility in H/F-functionalized Nanotubes with 1D $π$-chains
研究了具有1D π-链的H/F功能化纳米管中电子迁移性受声子限制的影响，发现迁移性与管径周期性相关，并指出其在气体传感器中的应用潜力。
2025-09-09 cond-mat.mes-hall
Phase of phonon-induced resistance oscillations in a high-mobility two-dimensional electron gas
我们报告的磁阻振荡的实验研究，起源于二维电子与热横向声学声子在非常高的迁移率GaAs/AlGaAs量子阱的共振相互作用。我们发现，振荡的最大值始终发生时，频率的声子与两倍的费米动量超过整数倍的回旋频率。这一观察结果与以前所有将电阻最大值与磁声子共振及其谐波相关联的实验相反。我们的实验获得的共振条件是在良好的定量协议与最近的理论建议。
2011-12-20 cond-mat.mes-hall
Wurtzite Phonons and the Mobility of a GaN/AlN 2D Hole Gas
为了使互补GAN电子器件不仅仅是一个白日梦，必须了解III族氮化物异质结构中2D空穴气体的低迁移率。这项工作推导出声学和光学声子谱中存在的一个最突出的p沟道异质结构（全二元GAN/AlN堆叠），并计算这些光谱与二维空穴气的相互作用，捕获其固有迁移率的温度依赖性。最后，应变对受限的2D空穴气体的电子结构的影响进行了检查，并提出了一种方法来工程应变，以提高2D空穴迁移率，增强p沟道器件的性能，目标是实现宽带隙CMOS。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall
Ab Initio Modeling of Phonon-Assisted Relaxation of Electrons and Excitons in Semiconductor Nanocrystals for Multiexciton Generation
在GW-BSE（Bethe-Salpeter方程）方法框架下，对纳米团簇中的电子-声子相互作用和激子-声子相互作用进行了计算。声子效应的模型与两个粒子表示的第一次。计算了电子和激子的无辐射弛豫速率。结果表明，单声子弛豫和多声子弛豫在纳米晶体中都是显著的，并且对应于两种具有完全不同谱线形状的物理过程。此外，多声子弛豫始终发生，其速率与所研究系统（Si 46）中电子和激子的相应单声子弛豫速率相当。基于多体格林函数理论计算了电子和激子的非弹性散射率。对于Si 46中的电子态，非弹性散射衰变被预测为多激子弛豫的主要衰变机制，并且对于Si 46中的大多数激子态，非辐射弛豫率大于非弹性散射率。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall
Ab initio investigation of Elliott-Yafet electron-phonon mechanism in laser-induced ultrafast demagnetization
自旋翻转（SF）Eliashberg函数计算从第一性原理的铁磁镍准确地建立的Elliott-Yafet电子-声子SF散射的贡献，镍的飞秒激光驱动的退磁。这是用来计算的SF概率和退磁率的激光产生的热化以及非平衡电子分布。增加SF的概率被发现的热化电子，但感生退磁率是非常小的。对于{非平衡}电子分布，得到较大的退磁率，但其贡献太小，不能解释飞秒退磁。
2011-10-03 cond-mat.mes-hall
Surface optical phonon scattering in N-polar GaN quantum well channels
N极性GAN沟道迁移率对于高频器件应用是重要的。在这封信中，我们报告的理论计算的表面光学（SO）声子散射率的二维电子气（2-DEG）在N极性GAN量子阱通道与高k ε。发现SO声子对2-DEG迁移率的影响在>5 nm沟道厚度时很小。然而，具有高k值的3 nm N极性GAN沟道中的SO迁移率较低，并限制了总迁移率。SiNx介质GAN的SO散射被发现是可以忽略不计的，由于其高SO声子能量。
2013-07-24 cond-mat.mes-hall
Flexural phonon scattering induced by electrostatic gating in graphene
石墨烯具有极高的载流子迁移率，部分原因是其平面镜像对称性抑制了高度占据的声学弯曲声子的散射。石墨烯器件的静电门控可以破坏平面镜像对称性，从而产生与弯曲声子的耦合机制。基于密度泛函理论（DFT）和玻尔兹曼方程，采用第一性原理计算研究了几种栅几何结构和电介质环境下栅诱导单声子散射对迁移率的影响.我们证明，这种散射机制可以是一个流动性的限制因素，并显示如何载流子密度和温度缩放的迁移率取决于静电环境。我们的研究结果可以解释从实验中提取的面内声学声子的高变形势，并进一步表明器件对称性和由此产生的迁移率之间的直接关系。
2017-01-04 cond-mat.mes-hall
Ultra-low acoustic-phonon-limited mobility and giant phonon-drag thermopower in MgZnO/ZnO heterostructures
我们提出了数值模拟的声学声子有限的迁移率，$μ_{ac}$，声子拖曳热电势，$S^{g}$，在二维电子气限制在MgZnO/ZnO异质结构。计算是基于玻尔兹曼方程，并且是针对0.3-20 K范围内的温度和片材密度$0.5$ - $30\times 10^{15}$ m $^{-2}$进行的。在没有任何可调参数的情况下，$μ_{ac}$的理论估计值与实验值符合得很好。我们发现，$μ_{ac}$的幅度显着降低GaAs基异质结构。声子拖曳热电势$S^{g}$，根据Herring的表达式与$μ_{ac}$成反比，在$T=5$ K下严重增加超过200 mV/K，这取决于片密度。$S^{g}$的巨大值导致$ZT$在低温下的品质因数的强烈改善。我们的研究结果表明，MgZnO/ZnO异质结构可以在低温下良好的热电材料的候选人。
2014-03-29 cond-mat.mes-hall
Next-to-Leading Order Ab Initio Electron-Phonon Scattering
电子-声子（e-ph）相互作用通常在微扰论的最低阶处理。在这里，我们推导出次主导阶e-ph相互作用，并从第一性原理计算相关的双声子e-ph散射率。推导涉及相关的两圈费曼图的松原和，数值计算是具有挑战性的，因为它们涉及两个晶体动量的布里渊区积分，并严重依赖于中间态的寿命。使用随机网格和Monte Carlo积分，连同自洽更新的中间态寿命，我们计算和收敛的双声子散射率，以GaAs作为案例研究。对于GaAs中的纵光学声子，我们发现双声子散射率几乎是前级散射率的一半。分析了双声子过程的能量和温度依赖性。我们表明，包括双声子过程是重要的，以准确地预测GaAs中的电子迁移率。
2019-03-19 cond-mat.mes-hall
Phonon-limited carrier mobility and resistivity from carbon nanotubes to graphene
在什么条件下一维（1D）碳纳米管（CNT）和2D石墨烯的电输运性质变得相等？我们已经在石墨烯和各种不同类型的CNT中进行了声子限制的电迁移率的原子计算来解决这个问题。理论研究是基于紧束缚方法和力常数模型，从所有可能的电子-声子耦合计算。发现石墨烯的电阻率与在高载流子密度下进行的实验非常一致。一个常见的方法是应用于研究从一维到二维的过渡，考虑直径高达16纳米的碳纳米管。结果表明，随着碳纳米管直径的增加，碳纳米管的迁移率收敛到与石墨烯相同的值。这种收敛在高温和高载流子密度下快得多。对于小直径的碳纳米管，迁移率强烈依赖于手性，直径和带隙的存在。
2015-08-25 cond-mat.mes-hall
Phonon-limited carrier mobility in monolayer Black Phosphorous
采用紧束缚和玻尔兹曼方法计算了黑磷单分子膜的电子-声子散射和本征输运性质随温度、载流子密度和电场的变化关系。低场迁移率对密度的依赖性较弱，室温下，扶手椅方向的迁移率在300 ~ 1000 cm ^2/Vs之间，锯齿方向的迁移率在50 ~ 120 cm ^2/Vs之间，由于有效质量差而具有各向异性。在高场条件下，漂移速度与电场呈线性关系，最高可达1 - 2 V/μ m，在扶手椅方向上可达10^7 cm/s，除非考虑自热效应。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall
A new relation between the hot electron power loss and acoustic phonon limited mobility in Bloch-Grüneisen regime
在Bloch-Grüneisen（BG）体系中，给出了半导体中三维和二维电子气以及Dirac费米子的声子散射引起的电子功率损失F（T）和迁移率μ_p的表达式。我们得到了一个简单的关系式F（T）μ_p = ηev_s^2，其中η（~1）为常数，e为电子电荷，v_s为声学声子速度。它被发现是独立的温度和电子浓度。将此关系应用于GaAs异质结和石墨烯，从测量的F（T）得到μ_p。我们提出，利用这个关系，在完全依赖于声学声子耦合的BG区，F（T）的测量可以作为确定低温μ p的工具，而低温μ p由于无序的贡献而难以测量
2017-06-21 cond-mat.mes-hall
Ab initio mobility of mono-layer MoS2 and WS2: comparison to experiments and impact on the device characteristics
我们结合线性化的玻尔兹曼输运方程（LBTE）和量子输运的非平衡格林函数（NEGF）的装置来模拟单层二硫化钼和WS 2超尺度晶体管的载流子迁移率从实验中提取。电子-声子，带电杂质，表面光学声子散射被考虑与所有必要的参数来自从头计算或测量，除了杂质浓度。LBTE方法被用来衡量的散射自能的NEGF，其中只包括本地的相互作用。这确保了通过NEGF测量的迁移率的准确再现。然后，我们进行器件模拟，并证明所考虑的晶体管的操作远离其性能极限（从50%的MoS 2到60%的WS 2）。需要更高质量的材料和基板工程来改善这种情况。
2020-10-10 cond-mat.mes-hall
Cross-plane heat conduction in thin films with ab-initio phonon dispersions and scattering rates
本文利用第一性原理研究了半导体薄膜中的跨平面热导率$κ_{\perp}$。我们介绍了一个简单的抑制模型，匹配方差减少蒙特卡罗模拟与从头算声子色散和散射率内$\leq 5\%$，即使各向异性化合物。这又使得能够从表格化的累积电导率曲线$κ_Σ(Λ_{\perp})$进行精确的$κ_{\perp}$重建。我们进一步揭示，并解释，一个独特的准弹道制度，其特征在于在合金中的分数厚度依赖性$κ_{\perp} \sim L^{2-α}$（其中$α$是Lévy指数）和在单晶中的对数依赖性$κ_{\perp} \sim \ln(L)$。这些意见最终在制定两个紧凑的参数形式$κ_{\perp}(L)$，可以适合在整个弹道扩散范围内的百分之几的所有研究化合物的第一原理曲线。
2016-04-23 cond-mat.mes-hall
Theory of Interfacial Plasmon-Phonon Scattering in Supported Graphene
限制支撑的石墨烯中的电子迁移率的因素之一是远程声子散射。我们建立了石墨烯等离子体激元与衬底表面极性声子（SPP）模耦合的理论，发现这种耦合导致了界面等离子体激元-声子（IPP）模的形成，并由此产生了动态反屏蔽和远程声子屏蔽现象。用我们的理论计算了SiO $_{2}$，HfO $_{2}$，h-BN和Al $_{2}$ O $_{3}$衬底的远声子限制迁移率.我们发现，h-BN产生最高的峰值迁移率，但在实际上有用的高密度范围内的迁移率在HfO $_{2}$支持的石墨烯是高的，尽管事实上，HfO $_{2}$是一个高- $κ$电介质与低频模式。我们的理论预测，强烈的温度依赖性的总迁移率有效地消失在非常高的载流子浓度。讨论了多晶性对IPP散射的影响。
2012-07-26 cond-mat.mes-hall
First-principles method for electron-phonon coupling and electron mobility: Applications to 2D materials
本文采用密度泛函理论计算了n型单层石墨烯、硅烯和MoS $_2$的声子限制迁移率。材料的性质，包括电子-声子相互作用，从第一性原理计算。我们提供了一个详细的描述，包括非弹性散射过程的线性化玻尔兹曼输运方程（BTE）的归一化全带弛豫时间近似。体电子-声子耦合的超原胞方法进行了评估。所采用的方法是完全数值化的，因此不需要对问题的一部分进行半解析处理，重要的是，它保持了存储在耦合中的各向异性信息以及能带结构。此外，我们进行计算的低场迁移率及其对载流子密度和温度的依赖性，以获得更好的理解在石墨烯，硅烯和单层MoS $_2$的运输。与石墨烯不同，硅烯中的载流子与面外模表现出强相互作用。我们发现，石墨烯具有超过一个数量级更高的流动性相比，硅烯。对于MoS $_2$，我们得到了几个数量级的低迁移率与其他最近的理论结果一致。模拟说明了新实施的BTE求解器应用于基于第一原理和本地化基集的模拟工具的预测能力。
2015-11-06 cond-mat.mes-hall
High phonon-limited mobility of charged and neutral excitons in mono- and bilayer MoTe2
在温度和激发强度依赖的实验中，我们分析了单层和双层二碲化钼的准粒子光致发光的线形。我们确认了一个带负电荷的trion在双层的基础上，其发射特性的存在，并找到线索内和层间trions的共存与几毫电子伏分裂的能量。从激子和trion发射的线形分析，我们提取激子和trion变形势的值，以及声学和光学声子限制的迁移率在MoTe 2，迁移率显示的最高值，迄今为止报道的过渡金属dichalcogenides。
2020-04-29 cond-mat.mes-hall
A Comparative Study of Substrates Disorder on Mobility in the Graphene Nanoribbon: Charged Impurity, Surface Optical Phonon, Surface Roughness
基底对石墨烯电子性质的影响尚不清楚。许多理论和实验的努力已经做了澄清这种差异。本文研究了衬底无序情况下扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）中的电子输运性质。研究了衬底的三种主要无序：表面粗糙度、带电杂质和表面光学声子。采用非平衡格林函数和紧束缚模型研究了石墨烯纳米带的电子性质。这些障碍的影响分别进行了研究，最后，他们的影响进行比较，以确定散射的主导来源。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall
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
Phonon limited mobility of the Dirac-Fermions in a three-dimensional Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$
建立了三维狄拉克半金属Cd $_3$ As $_2$中狄拉克-费米子气体声子有限迁移率的理论模型，考虑了声学声子和光学声子的散射.考虑到屏蔽效应，发现它们导致流动性的显着增强。简单的分析方程和幂律得到的布洛赫Gruneisen和均分制度。研究了迁移率与温度$T$和电子密度$n_e$的关系。结果表明，在高温区，光学声子限制迁移率$μ_{op}$比声学声子限制迁移率$μ_{ap}$占优势. $μ_{ap}$和$μ_{op}$之间存在交叉，并且交叉温度$T_c$随着$n_e$的增加而向更高的值移动。我们的迁移率的计算与最近的实验数据符合得很好。并与传统的简并半导体三维电子气的结果进行了比较。
2019-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field enhanced electron mobility by nonlinear phonon scattering of Dirac electrons in semiconducting graphene nanoribbons
已发现作为施加的电场的函数的石墨烯纳米颗粒的计算的电子迁移率具有用于进入非线性输运状态的大阈值场。该场取决于晶格温度、电子密度、杂质散射强度、纳米尺度宽度和线边粗糙度的相关长度。已经观察到超过该阈值的增强的电子迁移率，这与具有较大群速度的高能态的初始加热电子有关。然而，由于石墨烯中的费米速度和显著增加的声子散射，这种迁移率增强很快达到最大值。在线性和非线性输运机制中观察到的迁移率的超线性和次线性温度依赖性。通过分析计算得到的非平衡态电子分布函数，将这种差异分别归因于弹性散射使电子从右费米边扫向左费米边和场致电子加热使电子从低能态向高能态移动的结果。阈值场被推高的相关长度在高场制度的减少，并进一步伴随着在迁移率增强的幅度减小。这意味着一个异常的高场增加的线边缘粗糙度散射降低相关长度，由于高能量状态的占领由场致电子加热。
2011-01-28 cond-mat.mes-hall
Resonant Magneto-phonon Emission by Supersonic Electrons in Ultra-high Mobility Two-dimensional System
McGill University（麦吉尔大学）；National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会）；Princeton University（普林斯顿大学）
超声电子在超高迁移率二维系统中引发共振磁声子发射，通过直流电流产生强共振特征，揭示了声子诱导电阻振荡及Landau能级量子化对声子发射的影响。
2025-12-29 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Mobility Limiting Mechanisms in Lanthanum-doped Strontium Titanate
分析了La掺杂SrTiO 3薄膜的霍尔迁移率随温度变化的数据，并考虑了不同的电子散射机制。我们发现，在10-200 K之间，用~6 meV的横向光学声子（TO）形变势散射机制解释输运对温度的依赖性是必要的.此外，我们发现，在本征（名义上未掺杂）SrTiO 3的低温电子迁移率是有限的声学声子散射。将上述两种散射机制与纵向光学声子（LO）和电离杂质散射机制相结合，在整个温度范围（2- 300 K）和载流子浓度几个数量级（8 × 10 ~（17）cm ~（-3）-2 × 10 ~（20）cm ~（-3））的范围内，迁移率的测量结果与模型的计算结果吻合得很好.
2014-05-12 cond-mat.mes-hall
Ab initio calculation of the spin lattice relaxation time $T_1$ for nitrogen-vacancy centers in diamond
研究了金刚石中带负电荷的氮空位中心$(\mathrm{NV}^-)$中自旋声子耦合的基本机制，从第一性原理出发计算了自旋晶格弛豫时间$T_1$及其温度依赖性.从两个电子之间的偶极自旋-自旋相互作用出发，我们将电子的自旋与离子的运动耦合起来，最终得到一个有效的自旋-声子相互作用势$V_{s-ph}$。取这个含时势作为系统的微扰，得到了跃迁速率的费米黄金法则表达式，它允许计算自旋晶格弛豫时间$T_1$。我们用维也纳从头算模拟软件包（VASP）模拟色心，以提取量化$T_1$所需的图形。在谐波近似下，利用小位移方法研究了色心的局域声子模，并利用声子包对角化动力学矩阵，得到了声子态密度和能带结构.我们表明，我们的模型可以计算$T_1$与实验观察结果吻合得很好。
2018-10-02 cond-mat.mes-hall
Heat transfer in rough nanofilms and nanowires using Full Band Ab Initio Monte Carlo simulation
玻尔兹曼输运方程是研究纳米尺度下、扩散范围之外以及微米尺度下热输运的最相关框架之一。在三维器件的一般情况下，声子输运的粒子蒙特卡罗方法特别强大和方便，并且需要合理的计算资源。在这项工作中，我们提出了一个原始的和通用的粒子蒙特卡罗方法参数化使用从头算数据。用密度泛函理论计算了整个三维布里渊区的声子色散和声子-声子散射率。为了处理粗糙界面处的声子输运，在相空间中实现了镜面反射和漫反射的组合。研究了立方和六方硅纳米线和薄膜的热输运特性，包括边缘粗糙度、有效热导率、声子带贡献和热流方向。结果表明，从我们的蒙特卡罗模拟得到的准弹道制度的有效热导率不能准确地拟合简单的半解析Matthiessen模型，光谱方法是强制性的，以获得良好的结果。我们的全频带方法表明，一些声子分支在布里渊区的某些部分表现出负群速度可能会对总热通量产生负面影响。此外，热通量明显地呈现出沿高态密度方向的取向。由此产生的热通量的各向异性一起讨论粗糙界面的影响。
2018-07-16 cond-mat.mes-hall
Ab initio theory of electron-phonon mediated ultrafast spin relaxation of laser-excited hot electrons in transition-metal ferromagnets
本文报道了bcc结构Fe、fcc结构Co和fcc结构Ni过渡金属铁磁体中电子-声子相互作用引起的电子自旋翻转散射的计算理论研究。Elliott-Yafet电子-声子自旋翻转散射的第一性原理计算，采用广义自旋翻转Eliashberg函数以及从头计算声子色散。为了研究飞秒激光激励铁磁体中电子-声子介导的退磁量，将该方法推广到激光产生的热化和非平衡非热热电子分布。使用开发的形式主义，我们计算声子诱导的自旋寿命的热电子在Fe，Co和Ni。电子-声子介导的退磁率进行评估激光产生的热化和非平衡电子分布。非热分布被发现导致一个更强的退磁率比热，热化分布，但他们的退磁效果是不足以解释实验观察到的退磁发生在亚皮秒制度。
2013-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic investigation of low-field mobility in graphene nanoribbons
我们已经研究了主要的散射机制影响流动性的石墨烯纳米带使用详细的原子模拟。我们已经考虑了由于声学和光学声子，边缘粗糙度，单个缺陷和电离杂质的载流子散射，我们已经定义了一种方法的基础上模拟的统计意义的合奏nanoriginals段。在室温下，在较窄的纳米带中，边缘无序严重影响迁移率，而带电杂质和声子几乎不是限制因素。结果是有利的文献中的几个实验相比。
2011-03-01 cond-mat.mes-hall
Ab initio phonon self-energies and fluctuation diagnostics of phonon anomalies: Lattice instabilities from Dirac pseudospin physics in transition metal dichalcogenides
我们提出了一个从头计算方法的声子自能和它们的波动诊断，这使我们能够识别声子异常背后的电子过程。应用到过渡金属-二硫属化物单层1H-TaS $_2$揭示了声学声子与来自孤立的低能金属带的电子之间的耦合完全是声子异常的原因，例如在这种材料中观察到的模式软化和相关的电荷密度波。我们的分析使我们能够区分不同的模式软化机制，包括矩阵元素的影响，费米面嵌套，和范霍夫的情况。我们发现，矩阵元素的影响，起源于一种特殊类型的狄拉克赝自旋纹理控制的电荷密度波物理在1H-TaS $_2$和类似的过渡金属dichalcogenides。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab-initio study of the effects induced by the electron-phonon scattering in carbon based nanostructures
本文从第一性原理出发，研究了反式聚乙炔和聚乙烯两种典型纳米结构中电子-声子相互作用的影响。我们发现，强的电子-声子相互作用导致了频率依赖的电子自能的复杂结构的出现。这些结构排除了任何准粒子的图像，并使绝热和静态近似通常用于完善的海涅艾伦卡多纳（HAC）的方法不足。相反，我们提出了一个完全从头算动力学制定的问题内的多体扰动理论框架。目前的动力学理论表明，在电子自能中出现的结构与相关电子/声子态包的存在有关。这些状态出现在谱函数中，甚至在$T=0\,K$，揭示了零点运动效应所起的关键作用。我们给出了这些国家的物理解释，揭示其内部组成映射的多体问题的解决方案的特征值问题。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Green's Function Method supported by ab initio Calculations : Application to phonon transport in ZnO and ZnS
我们提出了一种方法来计算弹道声子输运，结合原子格林函数（AGF）方法与从头算结果。对于原子间相互作用势，我们使用谐波方法。用基于密度泛函理论的ABINIT程序包计算了原子的平衡位置和原子间力常数。因此，所提出的方法是无参数的。从系统的格林函数，我们确定态密度以及传输函数。在线性响应范围内获得热导率。我们将这种方法应用于体ZnO和体ZnS。给出了每种材料在不同输运方向上的传输函数。透射函数的比较表明，ZnO/ZnS界面可能是一个有前途的声子阻滞剂。因此，在ZnO或ZnS基热电器件中添加这样的界面可以增加品质因数。
2011-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron mobility in silicon nanowires
采用自洽Poisson-Schrödinger-Monte Carlo方法计算了矩形硅纳米线晶体管的低场电子迁移率。通过将线宽度从30 nm减小到8 nm来研究迁移率的声子限制和表面粗糙度限制分量的行为，该宽度范围捕获二维（2D）和一维（1D）电子输运之间的交叉。声子限制的迁移率，其特征在于在低和中等的横向场的运输，被发现减少由于在电子-声子波函数重叠的增加而减少线宽度。与此相反，在非常高的横向领域，这是有限的表面粗糙度散射的流动性，随着减少线宽度由于体积反转。文中还简要讨论了声子限制的重要性。
2008-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio calculation of all-optical time-resolved calorimetry of nanosized systems: Evidence of nanosecond-decoupling of electron and phonon temperatures
在300 ~ 1.5K温度范围内，研究了超短激光脉冲在纳米尺度系统（即全光时间分辨纳米量热法）中诱导的热动力学。我们报告从头计算描述的温度依赖性的电子-声子相互作用的Cu纳米盘支持在Si上。电子和声子的温度被发现在10 K，这是两个数量级的过量相对于标准的低温运输实验中发现的ns时间尺度上去耦。通过解释我们的结果背后的物理学，我们提出了一种替代路线，通过用时域实验取代传统实验的mK温度要求，来彻底改变纳米级系统中电子-声子解耦机制的现有知识。
2010-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
An ab-initio study of the electron-phonon coupling within a Cr(001)-surface
实验证实，Cr（001）表面在费米能级附近呈现出尖锐的共振。然而，关于它的物理起源没有共识。它被认为是由于电子-声子耦合重整化的单粒子dz 2表面态或涉及简并dxz/dyz态的轨道近藤效应。本文采用密度泛函微扰理论的从头计算方法研究了Cr（001）表面的电子-声子耦合。更准确地说，电子-声子质量增强因子的表面层的3d状态的调查。对于大多数和少数自旋dz 2表面状态，我们发现值为0.19和0.16。我们表明，这些计算的电子-声子质量增强因子是不符合的实验数据，即使我们使用的温度范围和表面德拜频率的拟合的实验数据的现实值。更准确地说，实验上得到的电子-声子质量增强因子为0.70~0.10，这与我们的计算值0.19和0.16不一致。因此，我们得出结论，实验观察到的共振在Cr（001）-表面不是由于极化效应，但由于电子-电子相关效应。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Effects of Substrate Phonon Mode Scattering on Transport in Carbon Nanotubes
碳纳米管（CNTs）由于声声子散射较弱，具有很大的载流子迁移率.然而，与二维金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）不同，衬底表面极性声子（SPP）散射对CNTFET迁移率具有显著影响，这是由于后者的垂直尺寸减小。我们发现，对于CNT和SiO $_2$衬底之间的范德华距离，在室温下的低场迁移率降低了几乎一个数量级取决于管直径。我们预测额外的实验签名的SPP机制依赖于密度，温度，管直径，和CNT -基板分离的流动性。
2008-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Transport in Silicon Nanowires: The Role of Acoustic Phonon Confinement and Surface Roughness Scattering
我们研究了电子和声学声子约束对被SiO $_2$包围并被门控的薄方形硅纳米线（SiNWs）的低场电子迁移率的影响。我们采用自洽泊松薛定谔蒙特卡罗求解器，占散射由于声学声子（限制和散装），谷间声子，和Si/SiO $_2$表面粗糙度。所考虑的线具有在3 $\times$ 3 nm $^2$和8 $\times$ 8 nm $^2$之间的横截面。对于较大的导线，正如预期的那样，迁移率对来自栅极的横向场的依赖性是明显的。在低横向场，声子散射占主导地位，从封闭的声学声子散射的结果在约10%的流动性减少相对于体声子近似。随着导线横截面的减小，电子迁移率下降，因为电子-声学声子和电子-表面粗糙度散射率的有害增加掩盖了有益的体积反转和子带调制。对于薄于5 $\times$ 5 nm $^2$的线，表面粗糙度散射占主导地位，而不管施加的横向场，并导致电子迁移率随着SiNW截面的减小而单调减小。
2008-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Real-Time Quantum Dynamics of Charge Carriers in Momentum Space
非绝热分子动力学（NAMD）方法在研究动量空间中的载流子动力学时受到严重限制，因为在分子动力学模拟中，需要用超原胞对不同动量下的声子激发和电子-声子（e-ph）相互作用进行采样.在这里，我们发展了一个从头计算方法的实时量子动力学的载流子在动量空间（NAMD_k）直接引入e-ph耦合的基础上的谐波近似的哈密顿量。NAMD_k方法保持了量子零点能和适当的声子色散，并考虑了声子激发的记忆效应。NAMD_k在石墨烯热载流子动力学中的应用揭示了声子特有的弛豫机制。由两个光学声子模式强烈耦合到电子定义的0.2eV的能量阈值将热电子弛豫分为快区和慢区，寿命分别为皮秒和纳秒。NAMD_k方法为理解不同材料在动量空间中的载流子动力学提供了一个强有力的工具。
2022-11-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
OpenBTE: a Solver for ab-initio Phonon Transport in Multidimensional Structures
在纳米尺度上控制热流对于包括热能收集和热管理在内的若干应用是关键的。然而，工程纳米结构是具有挑战性的，因为声子边界的相互作用，而不是考虑傅立叶定律，必须考虑。非扩散模型，如玻尔兹曼输运方程（BTE），已被成功地用于捕捉复杂结构中的尺寸效应;然而，它们的广泛应用受到该领域开源求解器有限的阻碍。我们填补了这一空白，引入OpenBTE，一个有效的求解器的稳态声子BTE在多维结构。该工具与第一性原理计算接口，因此无需拟合参数即可解锁热相关属性的计算。作为一个例子，我们采用OpenBTE计算的温度和通量的地图，以及模式分辨，有效的热导率的硅膜具有无限和有限的厚度。通过解锁快速的纳米级热传输模拟，OpenBTE可能有助于加速热能应用的纳米材料设计。
2021-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An unified theory of quantised electrons, phonons and photons out-of-equilibrium: a simplified {\em ab-initio} approach based on the Generalised Baym-Kadanoff ansatz
我们提出了一个完整的ab-inito描述耦合的光子，声子和电子的平衡动力学。在本方法中，电磁场以及核振荡的量子化性质被充分考虑。其结果是一组积分微分方程，写在凯尔迪什轮廓上，用于电子，声子和光子的格林函数，其中不同种类的相互作用合并在一起。然后，我们专注于电子动力学，以减少问题的计算可行的方法。通过使用广义Baym-Kadanoff近似和完全碰撞近似，我们引入了一系列有效的，但可控的近似。用这种方法，我们将所有的方程简化为一组描述各种静态和动态相关性的密度矩阵的解耦方程。最终的结果是一个连贯的，一般的，和包容性的计划来计算几个物理量：载流子动力学，瞬态光吸收和光发射。所有这些都同时包括电子-电子，电子-声子和电子-光子相互作用。我们进一步讨论如何所有这些观测值可以很容易地计算在本计划使用一个完全原子从头算方法。
2015-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Acoustic phonon limited mobility in two-dimensional semiconductors: Deformation potential and piezoelectric scattering in monolayer MoS2 from first principles
利用Boltzmann方程和声学电子-声子（el-ph）相互作用的第一性原理计算，对温度T < 100 K和高载流子密度下n掺杂二维MoS 2中的声学声子有限迁移率进行了理论研究.结合连续介质弹性模型，建立了变形势与压电相互作用的解析表达式和耦合强度。此外，我们表明，变形势相互作用的贡献，从正常和umklapp过程，后者的贡献只有微弱的影响，载流子屏蔽。因此，计算出的迁移率显示出从高温μT^{-1}行为到低温Bloch-Gruneisen区域中更强的μT^{-4}行为的转变，该区域是未屏蔽变形势散射的特征。在T < 10 K和高载流子密度（n > 10^{11} cm^{-2}）下，本征迁移率预计超过10^5 cm ^2 V^{-1} s^{-1}。在100 K时，迁移率不超过~7 x 10^3 cm 2 V^{-1} s^{-1}。我们的研究结果提供了新的和重要的理解声学el-ph相互作用和它的屏蔽自由载流子，并在一般的声学声子有限迁移率的理解是高度相关的。
2013-06-09 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
Ab Initio Spinor Kadanoff-Baym Approach to Nonequilibrium Electron, Phonon and Magnon Dynamics in Itinerant Ferromagnets
Department of Physics, University of Trento（特伦托大学物理系）
基于自旋空间的卡达诺夫-贝姆方程，从头算框架下统一处理巡游铁磁体中的电子、声子和磁子超快动力学，实现相干与非相干磁动力学的同等描述。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Limit to 2D mobility in modulation-doped GaAs quantum structures: How to achieve a mobility of 100 millions
考虑到散射的无意背景带电杂质和带电掺杂剂的调制掺杂层，以及由GaAs声学声子，我们理论上考虑实际的本征（声子）和非本征（背景和掺杂剂）限制调制掺杂的AlGaAs GaAs二维半导体结构中的载流子迁移率。我们发现，将背景杂质密度降低到$10^{12}$ cm $^{-3}$以及1000 μ m或更高的调制掺杂间隔将在T= 1 K的$3\times 10^{11}$ cm $^{-2}$的载流子密度下实现$100 \times 10^6$ cm $^2$ /Vs的迁移率。然而，在T=4（10）K，硬限制的2D迁移率将设置由声学声子散射的最大固有迁移率不高于22 $(5) \times 10^6$ cm $^2$ /Vs。详细的数值结果作为载流子密度，调制掺杂距离，和温度的函数，以提供一个定量的指导，实现超高的2D迁移率的实验努力。
2008-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Why Two-Dimensional Semiconductors Generally Have Low Electron Mobility
原子薄（二维，2D）半导体已经显示出作为下一代电子产品的基本构建块的巨大潜力。然而，到目前为止，所有实验制造的2D半导体的室温电子迁移率都低于体硅，这一点还不清楚。在这里，通过使用第一性原理计算和重新制定的传输方程，隔离和量化不同的迁移率决定因素的贡献，我们表明，普遍低迁移率的二维半导体起源于高“散射密度”，这是固有的二维材料与抛物线电子带。散射的密度表征了可以与电子相互作用的声子的密度，并且可以在不知道电子-声子耦合强度的情况下从电子和声子能带结构完全确定。我们的工作揭示了限制2D半导体电子迁移率的基本物理学，并提供了一个描述符来快速评估迁移率。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio simulations of excited carrier dynamics in carbon nanotubes
结合电子的含时密度泛函计算和离子的分子动力学模拟，我们研究了（3，3）碳纳米管中激发态载流子在不同温度下的动力学行为.在HV=6.8 eV的光激发之后，载流子衰减最初由有效的电子-电子散射主导。在室温下，激发能隙在~230 fs后减小到其初始值的近一半，其中与声子的耦合开始主导衰变。我们发现，在声子制度的起始点和阻尼率的变化与初始离子速度，温度依赖的电子-声子耦合的表现。
2006-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interband and intraband transitions, as well as charge mobility in driven two-band model with electron phonon coupling
本研究在含电子-声子耦合的驱动双带模型中，开发了FSH和FMF方法模拟电子动力学，发现周期性驱动能增强带间跃迁、抑制带内跃迁并限制电荷迁移率。
2024-06-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unexpected phonon-transport properties of stanene among 2D group-IV materials from \textit{ab initio}
有人认为，锡烯具有最低的晶格热导率之间的2D第IV族材料，因为最大的原子质量，最弱的原子间键合，和增强的ZA声子散射由于打破了面外对称选择规则。然而，我们发现，虽然石墨烯，硅烯和锗烯的晶格热导率$κ$随着德拜温度的降低而单调降低，但在锡烯中观察到意外的较高的$κ$。通过在二维材料中实施所有的不变性条件，并且包括Ge $3d$和Sn $4d$电子分别作为锗烯和锡烯的价电子，这些材料中的晶格动力学被准确地描述。一个大的声光间隙和聚束的声学声子分支显着减少声子散射锡烯，导致更高的热导率比锗烯。声光带隙的振动起源可以归因于屈曲结构。有趣的是，一个屈曲的系统有两个竞争的影响声子输运：对称性选择规则的破坏导致降低热导率，并在增强的热导率的声光间隙的扩大的结果。研究了热导率的尺寸依赖性。在纳米带中，硅烯、锗烯和锡烯的$κ$对尺寸效应不太敏感，这是由于它们的本征声子平均自由程短。这项工作揭示了声子输运的性质在屈曲的二维材料。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Abnormally low thermal conductivity of 2D selenene: An ab initio study
采用第一性原理计算研究了二维$α$ -硒烯的晶格热导率和热输运性质。在室温下，各向同性的面内热导率低至3.04 W m $^{-1}$ K $^{-1}$，甚至低于具有类似构型和较低德拜温度的$α$ -碲烯。我们发现这种反常现象合理地源于声学声子支较大的非谐性。此外，声子谱，弹性性能，以及相关的热性能也显示。声学声子主要贡献于总热导率。进一步研究了尺寸效应、边界效应、三声子过程的总相空间、声子群速度和弛豫时间，揭示了声子群速度是影响二维硒烯热输运的关键因素。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ab-initio Van der Waals electrodynamics: polaritons and electron scattering from plasmons and phonons in BN-capped graphene
本文提出从头算模型研究范德瓦尔斯异质结中电子、等离激元与极性声子的动力学耦合，并应用于BN覆盖石墨烯，揭示声子-等离激元混合模式及其对电子散射的影响。
2025-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Charge Carrier Mobility in Single-Layer Black Phosphorus
本文提出了一种适用于单层黑磷（BP）的各向异性二维半导体中的单声子和双声子载流子散射理论。我们表明，在对比石墨烯，其中双声子过程中，由于弯曲声子的散射占主导地位，在任何实际相关的温度和独立的载流子浓度$n$，双声子散射BP是不太重要的，可以被认为是可以忽略不计的$n\gtrsim10^{13}$厘米$^{-2}$。然而，在较小的$n$，声子进入基本上是非谐的制度。与在BP的主方向之间不表现出强各向异性的空穴迁移率（$μ_{xx}/μ_{yy}\sim1.4$ at $n=10^{13}$ cm $^{-2}$ and $T=300$ K）相比，发现电子迁移率显著更各向异性（$μ_{xx}/μ_{yy}\sim6.2$）。对于空穴（电子），$μ_{xx}$的绝对值不超过250（700）cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，这可以被认为是室温下BP中迁移率的上限。
2016-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ab-initio calculation of phonon dispersion curves: accelerating q point convergence
我们提出了一个方案，改进的描述的长程原子间力常数在一个更准确的方式比通常使用的平面波为基础的密度泛函微扰理论计算的程序。我们的计划是基于包含一个q点网格，这是密集的布里渊区的中心周围的一个限制区域比在其余部分，即使该方法不限于伽玛周围的区域。我们已经在考虑bct和sh结构的体硅高压相的情况下测试了我们的程序的有效性。
2007-07-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-phonon scattering in non-polar semiconductors: a first-principles study of warm electron transport in Si
半导体中电荷输运的从头算理论通常采用最低阶微扰理论，其中电子与一个声子（1 ph）相互作用。该理论被认为足以解释非极性半导体的低场迁移率，但尚未在低场范围之外进行广泛测试。在这里，我们报告第一性原理计算的电场依赖性的热电子系数，$β$所描述的Si的电子迁移率。尽管1 ph理论仅高估了低场迁移率约20%，但它在温度和晶轴范围内高估了$β$超过两倍。我们发现，在$β$的差异是调和列入壳迭代2-声子（2 PH）散射过程，表明散射从高阶电子-声子相互作用是不可忽略的，即使在非极性半导体。此外，2 ph散射的低场迁移率被低估了约20%，这表明在电子-声子相互作用的微扰膨胀中可能发生非平凡的抵消。
2022-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High-temperature behaviour of supported graphene: electron-phonon coupling and substrate-induced doping
石墨烯的显著特征之一是非常高的载流子迁移率，这意味着在电子器件中使用的巨大潜力。不幸的是，运输测量发现预期的高流动性，只有在自由悬挂的石墨烯。当支撑在表面上时，石墨烯显示出强烈降低的迁移率，并且对于高于200 K的温度特别严重地降低。温度依赖的迁移率降低可以通过载流子与声子的散射来解释，但这对于原始的弱掺杂石墨烯来说预计是弱的。因此，迁移率降低归因于与受限波纹或衬底声子的相互作用。在这里，我们研究的温度依赖性的电子结构的支持石墨烯的角度分辨光电子能谱，一种技术，可以揭示运输测量中观察到的现象的起源。我们发现，弱掺杂的金属表面支撑的石墨烯的电子-声子耦合确实非常弱，达到了任何材料有史以来报道的最低值。然而，与基板的温度依赖性的动态相互作用，导致一个复杂的和戏剧性的变化的载体类型和密度，是相关的运输。使用从头算分子动力学模拟，我们表明，电子结构的这些变化主要是由石墨烯衬底距离的波动。
2012-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
