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
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
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
Topological quantum transition driven by charge-phonon coupling in higher-order topological insulators
研究了在电子-声子相互作用驱动下修正的Kane-Mele模型的二级拓扑量子跃迁。结果表明，修正的Kane-Mele模型的系统参数被电子-声子相互作用重整化.从裸模型的二阶拓扑相开始，电子-声子耦合强度的增加可以驱动二阶拓扑绝缘体进入半金属相。这种二级拓扑相变的特征是带隙闭合、平均费米子数的不连续性和拓扑不变量。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Femtosecond study of A1g phonons in the strong 3D topological insulators: From pump-probe to coherent control
完全对称的A1g声子在强拓扑绝缘体（TI）中的电子散射中起主导作用，从而限制了未来电子器件的弹道输运。在这里，我们报告的飞秒时间分辨观测的一对A1g相干声子和他们的光学控制在两个强的三维TI，Bi2Te3和Bi2Se3，通过使用第二个泵脉冲在超快光谱测量。除了声子的频率和寿命等特性外，还观察到了明显的声子啁啾，这表明光生载流子与晶格之间存在很强的耦合。另一方面，相干声子操纵允许我们选择性地改变声子振幅，但不影响所选模式的频率或相干寿命。
2018-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Hall resistivity and transverse entropy production in a phonon gas
Wuhan National High Magnetic Field Center and School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）；CPHT, CNRS, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；Laboratoire de Physique et d’Étude de Matériaux (CNRS) ESPCI Paris, PSL Research University（巴黎高等物理化工大学）
研究发现，在声子气体中，磁场所致的声子-声子相互作用产生横向热电阻率，其规模可通过Berry力解释，适用于七种不同晶体绝缘体。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Spectroscopy of phonon-coupled integer and fractional Chern insulators: emergence of polarons and chirality deficit of graviton mode
The University of Hong Kong（香港大学）；Universit́e Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
本文通过密度矩阵重整化群研究平带Haldane模型与Holstein声子耦合，发现声子将激子和磁旋子修饰为极化子模式，其软化预示电荷序，并增强引力子手征性亏损，为CI和FCI的不稳定性提供统一激发图像。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Berry phase of phonons and thermal Hall effect in nonmagnetic insulators
对外加磁场作用下非磁性绝缘体中声子霍尔效应的产生机理进行了理论研究。PHE在（顺）磁性化合物中是已知的，其中磁矩和自旋轨道相互作用起着重要作用。与此形成鲜明对比的是，我们在这里表明，一个非零的声学声子的Berry曲率是由一个外部磁场由于绝热Born-Oppenheimer近似的修正。这导致了微带绝缘体中有限的霍尔热导率$κ_H$。我们对一个简单模型的$κ_H$的估计给出了在$ B=10 $ [T]和$ T=150 $ [K]处的$κ_H \sim 1.0\times 10^{-5} $ [W/Km]。
2019-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Phonon Hall Viscosity Induced Phonon Chirality and Nonreciprocity in Magnetic Topological Insulator Films
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究揭示磁性拓扑绝缘体薄膜中表面声子Hall黏性诱导声子手性与非反向性现象
2026-02-01 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon scattering in topological insulators
我们制定和应用强拓扑绝缘体的表面态的电子-声子相互作用的理论。声子建模使用各向同性弹性连续介质理论与无应力边界条件，并通过变形势与狄拉克表面费米子相互作用。我们讨论了准粒子寿命的温度依赖性的光电发射和表面电阻率。
2011-03-01 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
Magnetic switching of phonon angular momentum in a ferrimagnetic insulator
本研究利用亚铁磁绝缘体的本征亚铁磁性，实现了声子角动量的非易失性磁开关，发现大能量劈裂的手性声子与增强的有效声子磁矩，提出声子畴与拓扑声子边缘模的存在，为手性声子调控与器件构建提供了新途径。
2025-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase diagram and phonon-induced backscattering in topological insulator nanowires
我们提出了一个有效的清洁圆柱形拓扑绝缘体纳米线的电子-声子耦合效应的低能理论。声学声子模型由各向同性弹性连续介质理论与无应力边界条件。我们考虑到声子和螺旋表面狄拉克费米子之间的变形势耦合，也包括电子-电子相互作用的玻色化方法。对于半整数值的磁通量$Φ_B$沿导线，低能量理论承认一个精确的解决方案，因为拓扑保护机制，然后排除声子诱导的$2k_F$ -背散射过程。我们确定的零温度相图，并确定一个政权占主导地位的超导配对的表面状态。作为例子，我们考虑碲化汞纳米线的相图。我们还确定了声子诱导的电阻率，在那里我们找到一个二次依赖于磁通偏差$δΦ_B$从最近的半整数值。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dzyaloshinskii-Moriya Induced Topological Magnon-Phonon Hybridization in 2D Antiferromagnetic Insulators with Tunable Chern Numbers
本文从理论上研究了二维蜂窝晶格反铁磁体中的磁振子-声子混合激发（磁振子-极化子）。在声子镜像对称破缺的面内Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction）下，我们发现在磁振子、光学声子带和声学声子带之间的反交叉环周围存在非平凡的Berry曲率，从而产生有限的Chern数.我们证明了磁振子-极化子带的陈数可以通过改变磁场方向或强度来操纵。我们评估了反映磁振子极化子的非平凡Berry曲率的霍尔热导率，并提出了一个谷霍尔效应作为可能的实验签名。我们的研究补充了以前的工作磁振子声子杂化系统没有光学声子，并提出了可能的应用自旋热电子学与拓扑磁振子和手征声子。
2021-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon circular birefringence and polarization-filter in Magnetic Topological Insulators
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究磁拓扑绝缘体中声子圆双折射现象，提出声子偏振滤波机制，通过表面声子Hall黏性产生界面声子模，实现对声子偏振态的调控，为拓扑声学器件发展提供新途径。
2026-03-18 cond-mat.mes-hall
Microscopic Theory of the Phonon Thermal Hall Effect in Chiral Mott Insulators
Seoul National University（首尔大学）；Soongsil University（崇实大学）；Origin of Matter and Evolution of Galaxies (OMEG) institute, Soongsil University（崇实大学物质起源与星系演化研究所）
本文发展手性Mott绝缘体中声子热霍尔效应的微观理论，推导有效拉曼相互作用的精确解析形式，在kagome晶格上证明本征声子热霍尔效应，并建立同位素替代下输运行为的标度律以分离声子贡献。
2026-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Angular Momentum Conservation and Phonon Spin in Magnetic Insulators
我们发展了一个微观理论的自旋晶格相互作用的磁性绝缘体，分离刚体旋转和内部角动量，或自旋，声子，同时保持总的角动量。在低能量的限制，微观耦合映射到实验上可访问的磁弹性常数。我们发现，瞬态声子自旋的贡献的激发系统可以占主导地位的磁振子自旋，导致非平凡的爱因斯坦-德哈斯物理。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall
Long-Range Phonon Spin Transport in Ferromagnet-Nonmagnetic Insulator Heterostructures
研究了绝缘铁磁-非磁-铁磁异质结构中声子自旋输运。我们表明，自旋和声子之间的磁弹性相互作用导致非局域自旋转移磁铁之间。这种转移是由本地声子自旋电流介导的，并伴随着声子自旋积累。自旋电导依赖于非平凡的系统大小，并衰减超过毫米长度尺度的实际材料参数，远远超过磁振子自旋电流的衰减长度。
2020-03-18 cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic Theory of Phonon Magnetic Moments in Insulators and Metals
University of Washington（华盛顿大学）
本文提出非绝热理论描述声子磁矩，结合离子在磁场中的力-速度响应，推导出 gauge-invariant 表达式，揭示了费米海和费米面贡献及声子频率依赖性，适用于绝缘体和金属。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon thermal Hall effect in Mott insulators via skew-scattering by the scalar spin chirality
本文提出 Mott 绝缘体中声子经标量自旋手性自旋涨落斜散射而产生热霍尔效应的新机制，无需自旋-轨道耦合，并解释及预测多种晶格中的 THE。
2024-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hydrodynamic Phonon Transport: Past, Present, and Prospect
几十年前，人们研究了流体动力学声子输运，以验证晶格热输运的量子理论。最近预测的石墨材料中的显着流体动力学声子输运显示了其对高热导率材料的实际意义，并引起了新的关注。由于这方面的研究在一定程度上已经停滞了几十年，我们的目的是提供一个简要的概述过去的研究以及最近的研究。我们在这一章中讨论的主题包括声子的集体运动，几种方法来解决流体动力学声子输运的Peierls-Boltzmann输运方程，热电阻的正常散射的作用，和第二声音的传播。最后，我们展望了流体力学声子输运的未来研究和实际意义。
2019-03-13 cond-mat.mes-hall
Inter-surface interaction via phonon in three-dimensional topological insulator
本文从理论上研究了三维拓扑绝缘体两个表面上赝二维金属态的声子介导的表面间电子-电子相互作用。从三维含声子激发的拓扑绝缘体模型出发，导出了描述两个表面金属态及其相互作用的有效拉格朗日量。表面间的电子-电子相互作用可以是排斥的或吸引的，这取决于参数，如温度，声子的速度和表面态的费米速度。吸引相互作用将狄拉克节点从两个表面态中移除，这是自发对称性破缺的结果。在计算结果的基础上，我们还讨论了如何调节表面间相互作用。
2014-01-14 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon scattering in topological insulator thin films
本文从理论上研究了强拓扑绝缘体薄膜中的电子-声子散射效应。声子模型由各向同性弹性连续介质理论与应力自由边界条件，和螺旋表面狄拉克费米子的相互作用是介导的变形势。我们确定了随温度变化的电阻率$ρ(T)$和准粒子衰减率$Γ(T)$可观察到的光电发射。这两个数量的低温和高温幂律得到解析。提供了Bi $_2$ Se $_3$的全部温度范围的详细估算值。
2011-11-17 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Electron Diffuse Scattering as a Tool for Studying Phonon Transport: Phonon Hydrodynamics and Second Sound Oscillations
本研究探究超快电子漫散射（UEDS）中第二声的特征，通过密度泛函理论与玻尔兹曼输运方程模拟多输运区域的声子行为，证实UEDS可提取全布里渊区声子占据数，助力理解声子流体动力学输运。
2024-02-28 cond-mat.mes-hall
Spin Seebeck effect and phonon energy transfer in heterostructures containing layers of a normal metal and a ferromagnetic insulator
在动力学方法的基础上的玻尔兹曼方程的声子分布函数的框架内，我们分析了声子在异质结构中的热传递包含一个层的正常金属（$ N $）和一个层的铁磁绝缘体（$ F $）。两个现实的方法，在这样的异质结中产生的温度梯度被认为是：通过加热的$N$层的电流和通过放置的$N/F$ -双层之间的大量的不同温度的双金属层。计算了$ N $ -层中的电子温度$ T_e $和$ F $ -层中的磁振子温度$ T_m $.这些温度的差异决定了塞贝克自旋效应机制中$ N $层上的电压$ V_{ISHE} $。将$ V_{ISHE} $对浴温和对$ N $和$ F $层厚度的依赖性与可用的实验数据进行比较。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction on the surface of a 3D topological insulator
我们分析了瑞利表面声子模在三维拓扑绝缘体表面电子-声子相互作用中的作用。一个强大的重整化的声子色散，最终导致瑞利声子的消失，被排除在一个连续的长波长限制的理想情况下，这是唯一合理的，如果表面是干净的，无缺陷。狄拉克电子在费米表面的背散射的情况下，部分负责减少的影响的电子-声子相互作用。介电响应函数中由于瑞利声子色散的极点可以驱动电子-电子相互作用在低频吸引。然而，平均配对相互作用内的弱耦合方法被发现是太小，诱导表面超导不稳定性。
2013-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Plasmon-enhanced electron-phonon coupling in Dirac surface states of the thin-film topological insulator Bi2Se3
拉曼光谱测量了Bi_2Se_3拓扑绝缘体薄膜中与狄拉克表面态（SS）相关的Fano型表面声子模，确定了狄拉克SS中电子-声子耦合强度随薄膜厚度的变化范围为2 ~ 40 nm。在8 - 10 nm厚的薄膜中，电子-声子耦合强度呈现出非单调的增强现象，最大值出现在薄膜中。的非单调性建议起源于等离子体-声子耦合，增强电子-声子耦合时，在狄拉克SS中的自由载流子密度随膜厚度的减小而增加，并成为抑制最薄的膜时，在平面和平面外的声子模式之间的非谐耦合发生。8 - 10 nm厚的Bi_2Se_3薄膜的Dirac SS中的电子-声子耦合增强了约4倍，这可能为这类材料的超导起源及其应用提供新的见解。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall
Polarization dependence of coherent phonon generation and detection in the 3D topological insulator Bi2Te3
研究了拓扑绝缘体Bi_2 Te_3中相干声子的偏振特性。利用偏振相关的飞秒泵浦-探测光谱，我们测量了相干声子作为角度的函数时，泵浦和探测偏振是固定的，和晶体取向旋转。对于各向同性检测，根据光斑位置，观察到仅来自A1 g对称性的低频和高频声子的振荡，或者另外来自3.6 THz的模式的振荡。所有的模式被发现是独立的电场矢量相对于晶轴的方向证明他们的完全对称性，而没有出现在任何偏振几何模式较低的对称性。对于各向异性检测Eg对称的两种模式都可以检测到，但它们的振幅大大小于A1 g对称的振幅。为了阐明Bi_2Te_3中相干声子的归属和相干声子的产生过程，用自发拉曼散射补充了时域测量。频域和时域的结果和偏振依赖性的比较表明，3.6太赫兹模式属于结晶碲由于碲偏析产生。讨论了时域和频域数据之间的差异。
2015-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Frequency-dependent Phonon-mediated Unidirectional Magnetoresistance in a Metal on an Insulator with Highly Nonequilibrium Magnons
本研究针对重金属/磁性绝缘体双层结构，提出考虑自旋珀尔帖效应、电子-声子散射及磁振子局域非平衡的解析模型，解释了单向磁阻与自旋塞贝克效应的频率依赖性，揭示了热穿透深度与磁振子自旋扩散长度的关联机制。
2022-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fano q-reversal in topological insulator Bi2Se3
我们研究了正则拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$的磁光响应，目的是解决一个有争议的问题的电子-声子耦合。磁场引起的反射率的修改是非常明显的红外光谱的一部分，表明强烈的电子-声子耦合。这种耦合导致60 cm $^{-1}$声子模式的不对称线形，并在Fano形式主义内进行分析。分析表明，当回旋共振随声子模简并时，Fano非对称性参数q变号。据我们所知，这是磁场驱动q反转的第一个例子。
2016-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Correlated Insulator Collapse due to Quantum Avalanche via In-Gap Ladder States
本文提出电子-声子耦合模型，揭示关联绝缘体在任意小直流电场下通过带隙内阶梯态引发量子雪崩，导致能隙部分坍缩并发生绝缘体-金属转变，且声子谱决定CDW与莫特体系的不同转变机制。
2023-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Boundary scattering in micro-size crystal of topological Kondo insulator SmB$_6$
研究了声子边界散射对拓扑近藤绝缘体SmB $_6$热输运的影响。在300 K-3 K温度范围内，用$3ω$方法进行了研究。我们发现，所观察到的微尺寸的钐$_6$的热导率的数量级小于散装单晶。使用Callaway模型，我们分析了低温晶格的微晶热导率，并表明，声子散射样品边界在这种拓扑材料的热阻中起着重要作用。此外，我们表明，晶格热导率的温度依赖性显示出双峰结构，表明复杂的声子-声子或声子-缺陷相互作用的SmB $_6$。这些研究结果为在微观尺度上理解新材料和器件的热输运提供了指导。
2022-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Magnon-induced phononic Chern insulator
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Zhejiang University（浙江大学）
本文提出一种磁振子诱导的声子陈绝缘体，通过蜂窝状声子晶体与铁磁岛杂化，利用磁振子-声子耦合打开陈能隙，可实现可调陈数，为磁可重构拓扑声子学提供新途径。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cs.AI physics.app-ph
Thermal relaxation of magnons and phonons near resonance points in magnetic insulators
我们从理论上研究了磁振子和声子在共振点附近的能量弛豫率，以阐明铁磁材料中热输运的基本机制。我们发现简单的双温度模型适用于单声子/单磁振子过程，因为磁振子和声子之间的能量交换率与它们之间的温差成正比，并且在高温极限下与温度无关。我们发现，由于一个声子/一个磁振子相互作用的磁振子-声子弛豫时间可以减少到1.48 $μs$的共振点，通过施加外部磁场。这意味着除了高阶相互作用过程外，共振效应在增强总的磁振子-声子能量交换速率中起着重要作用。
2020-02-03 cond-mat.mes-hall
Emergent topological fields and relativistic phonons within the thermoelectricity in topological insulators
拓扑绝缘体是目前最好的热电材料，其高效率的热电响应与拓扑边缘态有关。然而，为了解释它们的优值，拓扑电子、熵和声子的共存不能被独立地考虑。在一个背景下，把电动力学和拓扑结构，通过表达的拓扑内禀场，我们对待相对论声子的拓扑表面内显示其调制的Berry曲率的频带，然后发挥根本性的作用，在热电效应。最后，我们展示了如何在这种相对论热激发下的拓扑绝缘体保持时间反演对称性，允许在高温下观察到高品质因数。这种新的内在拓扑场和其他约束的出现适合于具有实验结果，从而为基于它们的技术提高这种拓扑效应的效率开辟了新的可能性。
2020-10-15 cond-mat.mes-hall
Chiral Phonons with Giant Magnetic Moments in a Topological Crystalline Insulator
本研究通过太赫兹磁光谱实验发现拓扑晶体绝缘体Pb$_{1-x}$Sn$_{x}$Te薄膜中的横向光学声子在磁场中变为手性，且其磁矩比拓扑平庸相大两个数量级，有效$g$因子符号相反，揭示手性声子磁性与电子拓扑的关联。
2023-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Pressure-Induced Insulator-to-Metal Transition Provides Evidence for Negative-$U$ Centers in Large-Gap Disordered Insulators
强电子-声子相互作用促进的电子之间的吸引性负$U$相互作用在高度极化和无序的材料中很常见，如非晶硫属化物，但在大带隙绝缘体中没有直接证据。在这里，我们报告如何负$U$中心负责广泛的绝缘体到金属的转变，在非晶HfO $_2$和Al $_2$ O $_3$薄膜与10 $^9$倍的电阻下降。由静液压或0.1 ps脉冲磁压触发，转变可以在如此低的压力下进行，以至于存在非常小的总体变形（应变~10 $^{-5}$）。在整体上没有显著的能量变化的情况下，转变归因于局部电子-声子相互作用的反转：通过反转$U$的符号，被捕获的电子被不稳定化并被释放，从而清除先前被带电陷阱阻挡的传导路径。结果还表明，莫特绝缘体无序时可能成为安德森绝缘体与强电子-声子相互作用调节初期的导电路径，一个新的发现的电子器件的技术意义。
2017-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Image of the phonon spectrum in the 1/f noise of topological insulators
如最近报道的，（Bi，Sb）2Te3中的1/f噪声强度[Islam等人，应用物理信函111，062107（2017）]和BiSbTeSe 1.6 [Biswas等人，应用物理信函115，131601（2019）]的特征在于在某些特定温度下产生的噪声峰。我们将这种噪声结构分别与每个拓扑绝缘体（TI）的声子态密度或拉曼光谱进行了比较。在（BiSb）2Te3中，比较显示噪声峰跟踪声子态密度中的van Hove奇异性。结果表明，体原子振荡器是噪声峰的原因。在（BiSb）_2Te_3中观察到的最强噪声峰是由Bi原子的热运动引起的。其他不太强烈的噪声峰被分配到一个单一的声子模式或多声子组合。我们发现，Bi和Te 2原子在不同对称方向上的热运动参与了大多数声子组合，这代表了晶格非谐性的签名。在（Bi，Sb）2Te3和BiSbTeSe 1.6中观察到的噪声增加在特定的温度阈值以上归因于非谐诱导的载流子-声子耦合的加强。在BiSbTeSe 1.6的情况下，我们表明，所有的噪声奇异性反映在拉曼光谱的结构接近TI（BiSbTeSe 2）在整个温度范围内。这表明，虽然输运可以在表面或在体或两者，载流子-声子相互作用是唯一的源的1/f波动的TI。从本质上说，这些结果意味着1/f噪声在固体中的微观起源是在永恒的热运动的原子。
2021-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrodynamic theory of surface excitations of three-dimensional topological insulators
分数量子霍尔系统的边缘激发可以通过一维手征玻色化得到不可压缩量子液滴的表面激发。在这里，我们表明，可以开发一个类似的方法来表征三维时间反演不变的拓扑绝缘体的表面状态。我们的理论的关键成分是路德的多维玻色化结构。
2011-04-04 cond-mat.mes-hall
Acoustic phonon dynamics in thin-films of the topological insulator Bi2Se3
瞬态反射率的痕迹测量的纳米尺寸的薄膜的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3揭示了GHz范围内的振荡驱动的热载流子光激发与超短激光脉冲的1.51 eV的光子能量的弛豫。这些振荡已经被认为是由声学声子动力学引起的，包括以驻波形式的相干纵向声学声子。随着薄膜厚度从40 nm减小到15 nm，振荡频率从~35 GHz增加到~70 GHz，这归因于两种不同模式之间的相互作用，对于厚度大于40 nm的薄膜，采用行波模式;对于厚度小于40 nm的薄膜，采用薄膜体声波谐振器（FBAWR）模式。当Bi_2Se_3膜中的间接界面耦合将FBAWR机制切换到兰姆波激发时，对于厚度低于15 nm的膜，振荡的幅度迅速衰减。相干纵向声学声子的频率范围与Bi 2Se 3的弹性性质很好地一致。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall
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
Thickness tunable quantum interference between surface phonon and Dirac plasmon states in thin-films of the topological insulator Bi2Se3
我们报道了Bi 2Se 3薄膜的拉曼响应在激光光子能量从2.33 eV（532 nm）切换到1.58 eV（785 nm）时的>100倍增强，这是由于在~1.5 eV的共振能量下与狄拉克表面态（SS）的直接光学耦合（厚度无关的增强）和由于非线性激发的狄拉克等离子体激元（厚度相关的增强）。由于直接的光耦合，我们观察到一个与Dirac SS连续网络相关联的六边形排列的Se原子的面内声子模。该模式揭示了厚度小于15 nm的薄膜的Fano线形，这是由表面声子和狄拉克等离子体激元态之间的量子干涉引起的。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall
Fingerprints of Inelastic Transport at the Surface of the Topological Insulator Bi2Se3: Role of Electron-Phonon Coupling
本文报道了Bi $_{2}$ Se $_{3}$拓扑绝缘体剥离薄晶体中电场和温度相关的输运测量。在低温（$< 50$ K）和化学势位于体隙内时，晶体电阻率是强烈的温度依赖性，反映非弹性散射由于光学声子的热激活。获得电流随电压的线性增加直到发生电流饱和的阈值。我们发现，激活行为，电压阈值和饱和电流都可以定量地解释考虑一个单一的光学声子模式与能量$\hbar Ω\approx 8$ meV。该声子模式与材料的表面态强烈相互作用，并且代表在高电场下表面处的主要散射源。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall
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
Transient hydrodynamic phonon transport in two-dimensional disk geometry
本研究基于声子BTE研究二维圆盘的瞬态冷却现象，发现该现象仅存在于声子流体动力学区域，且直径7μm的单层悬浮石墨烯在50-150K下可观测到，为二维材料声子流体动力学输运的实验验证提供理论指导。
2024-10-08 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
Impact of Exchange-Correlation Functionals on Predictions of Phonon Hydrodynamics: A Study of Fluorides, Chlorides, and Hydrides
McGill University（麦吉尔大学）
本文研究了不同交换关联泛函对氟化物、氯化物和氢化物电、机械和热性质的影响，探讨了声子水动力学在不同长度尺度和温度下的行为，发现泛函选择影响热导率和声子水动力学窗口的预测。
2026-03-09 cond-mat.mes-hall
Plasmonics in topological insulators: Spin-charge separation, the influence of the inversion layer, and phonon-plasmon coupling
我们通过三个例子证明了拓扑绝缘体（TI）为等离子体提供了一个新的平台。首先，我们证明了TI薄板的集体激发显示自旋-电荷分离。这分别产生纯电荷状光学和纯自旋状声学等离子体。其次，我们认为，耗尽层混合狄拉克和薛定谔电子，可以导致新的功能，如高调制深度和带间等离子体。该分析是基于光学等离子体激元，取决于板的宽度和TI的介电常数的通常公式的扩展。第三，我们讨论了TI表面声子的等离子体激元的耦合，并发现强杂交，特别是对于大的板宽度的样品。
2018-01-08 cond-mat.mes-hall
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
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
Phonon-mediated Hydrodynamic Transport in a Weyl Semimetal
本文从微观角度研究I型Weyl半金属中由虚声子介导的电子-电子相互作用引发的流体动力学输运，推导了电导率和热导率，并分析了温度对洛伦兹比及电阻率的影响，为实验观测提供了理论窗口。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall
Magnon, phonon and electron temperature profiles and the spin Seebeck effect in magnetic insulator/normal metal hybrid structures
我们计算的声子，电子和磁振子的温度分布在钇铁石榴石/铂双层扩散理论与适当的边界条件，特别是考虑到界面热阻。计算结果表明，在薄膜杂化材料中，界面磁热导定性地影响磁振子温度。基于公布的材料参数，我们评估的非平衡在钇铁石榴石/铂界面的程度。自旋Seebeck效应的大小来自这种方法比较好的纵向自旋Seebeck效应的实验结果。此外，我们解决的横向自旋塞贝克效应的温度分布。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall
