Impact of Small Phonon Energies on the Charge-Carrier Lifetimes in Metal-Halide Perovskites
基于金属卤化物钙钛矿吸收层的太阳能电池已经产生了具有长非辐射寿命的出色光伏器件，这是实现高效率的关键特征。如果电子-空穴对的能量到振动能量的转移是缓慢的，则发生长的非辐射寿命，这是由于例如，低密度的缺陷、弱的电子-声子耦合或单个跃迁所需的大量声子的释放。在这里，我们讨论了金属卤化物钙钛矿的已知材料特性（如折射率，声子能量和有效质量）的影响，并将其与极性半导体中的电子-声子耦合和多声子跃迁率的基本模型相结合。我们发现，低声子能量的MAPbI $_3$导致一个强烈的依赖于陷阱位置的复合率，这可以很容易地推断出从底层的物理效应确定非辐射跃迁。在这里，我们表明，这是重要的非辐射复合动力学的金属卤化物钙钛矿，因为它意味着这些系统是相当不敏感的缺陷，不是在midgap能量。这可以导致长寿命，这表明低声子能量可能是具有金属卤化物钙钛矿的光电子器件的高性能的重要因素。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Temperature Dependence of Phonon Energies and Lifetimes in Single- and Few-layered Graphene
本研究利用MD模拟和k-VACS方法计算了1-5层石墨烯及石墨的声子特性，发现层数对层内模式能量影响小但对层间模式影响大，除层间剪切模式外寿命普遍受层数影响，且G声子寿命随层数增加而增加。
2024-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Velocity Renormalization and Carrier Lifetime in Graphene from Electron-Phonon Interaction
我们提出了第一性原理研究的声子诱导的电子自能在石墨烯。自能的能量依赖性反映了石墨烯特有的线性能带结构，并且与通常的金属行为有很大的不同。的狄拉克费米子的有效带速度被发现减少了4- 8%，这取决于掺杂，通过与晶格振动的相互作用。我们的结果与光电子能谱中观察到的电子线宽与结合能的线性关系一致。
2007-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Validating First-Principles Phonon Lifetimes via Inelastic Neutron Scattering
声子寿命是准粒子输运理论的关键组成部分，但第一性原理寿命很少直接与非弹性中子散射（INS）结果进行比较。现有的比较表明，即使在温度微扰理论预计是可靠的差异。在这项工作中，我们证明了倒易空间体素（$q$ -体素），这是在惯性导航系统数据分析所需的倒易空间中的有限区域，必须明确占理论内，以得出一个有意义的比较。我们证明了准确的预测时，占$q$ -体素在CaF $_2$和钍$_2$的散射函数的峰宽。通过此测试意味着声子相互作用的高保真度和用于计算格林函数的近似值，作为理论的关键基准，并表明其他材料特性应准确预测;我们证明了热导率。
2022-02-22 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of phonon frequencies, lifetimes and spectral functions from weak to strong anharmonicity: the example of palladium hydrides
将变分随机自洽调和近似与密度泛函微扰理论中三阶非谐系数的计算和“$2n+1$“定理相结合，计算了晶体的非谐性质.结果表明，在微扰极限下，这两种方法的结合产生的微扰声子线宽和频移在一个非常有效的方式，避免了显式计算的四阶非谐系数。此外，它还允许计算声子寿命和非弹性中子散射光谱在固体中的谐波近似打破和非微扰的方法是需要处理的非谐性。为了验证我们的方法，我们计算了强非谐钯离子中的非谐声子线宽。我们表明，由于氢光学模式的大的非谐性的非弹性中子散射谱的特点不是由洛伦兹线形，而是由一个复杂的结构，包括卫星峰。
2014-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous phonon lifetime shortening in paramagnetic CrN caused by magneto-lattice coupling: A combined spin and ab initio molecular dynamics study
本文采用原子自旋动力学和从头算分子动力学相结合的方法研究了顺磁性CrN中自旋涨落和晶格振动的相互耦合。两个自由度动态耦合，导致非绝热效应。与绝热方法相比，这些效应抑制了低温下的声子寿命。在这里确定的动态耦合提供了一个解释实验观察到的意外的温度依赖性的磁性半导体的热传导率高于磁有序温度。
2018-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Lifetime of sub-THz coherent acoustic phonons in a GaAs-AlAs superlattice
我们测量了用飞秒激光脉冲激发和探测的GaAs-AlAs超晶格中的区心340 GHz纵向声子模的寿命。通过比较在室温和液氮温度下进行的测量，我们分离的固有（声子-声子散射）和非固有的贡献声子弛豫。估计室温下的固有寿命为0.95纳秒相比，散装GaAs的计算和实验数据。结果表明，室温下~ 0.3THz声子处于Akhiezer区和Landau-Rumer区的声子-声子弛豫过渡区。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton lifetime and optical linewidth profile via exciton-phonon interactions: Theory and first-principles calculations for monolayer MoS$_2$
本文开发了一种第一性原理方法研究单层MoS2中激子-声子耦合动力学，揭示了激子内部自旋结构导致最低能量亮A激子具有长寿命，并采用二阶微扰理论同等处理光子与声子，成功描述了退相干机制且激子线宽与实验吻合。
2022-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Role of bulk and surface phonons in the decay of metal surface states
本文对Cu（111）和Ag（111）表面态寿命展宽的电子-声子贡献进行了全面的理论研究，并与高分辨率光电发射结果进行了比较。的计算，包括电子和声子状态的体和表面，解决瑞利模式的相对重要性，占主导地位的小空穴结合能的寿命。包括电子-电子相互作用，理论结果与测量的结合能和温度依赖的寿命展宽非常一致。
2001-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Common acoustic phonon lifetimes in inorganic and hybrid lead halide perovskites
有机-无机卤化铅钙钛矿中的声学声子已被报道在布里渊区的大部分上具有非常短的寿命。由此产生的声子的缩短的平均自由程已被牵连作为低热导率的起源。我们应用中子能谱表明，相同的声学声子能量线宽加宽（对应于缩短的寿命）发生在完全无机CsPbBr $_{3}$通过比较有机-无机CH $_{3}$ NH $_{3}$ PbCl $_{3}$的结果。我们研究了CsPbBr $_{3}$的立方$Pm\overline{3}m$布里渊区的三个区域边界附近的临界动力学，并发现在动量点处的能量和动量加宽的动力学，其中Cs位（$A$位）运动对截面有贡献。中子衍射是用来确认，无论是Cs和Br网站有异常大的热位移与各向异性，反映了低温结构的扭曲。有机分子的存在对于在远离卤化铅钙钛矿中的区域中心的动量转移处破坏低能声学声子不是必需的，并且这种阻尼可以由$A$位点上的大位移或可能的无序驱动。
2019-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivities of two SiO$_2$ polymorphs by first-principles calculation and phonon Boltzmann transport equation
两种SiO $_2$多晶型物的晶格热导率，即，采用第一性原理非简谐声子计算和线性化的声子Boltzmann输运方程，研究了$α$ -石英（低）和$α$ -方石英（低）的声子输运。虽然$α$ -石英和$α$ -方石英具有相似的声子态密度，但声子群速度和寿命的声子频率依赖性不同，这导致晶格热导率的各向异性大不相同。对于$α$ -石英和$α$ -方石英，声子寿命的分布，有效地确定晶格热导率的能量和动量守恒的三个声子散射加权声子占据数和一个参数，代表的声子-声子相互作用强度。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin-phonon interaction symmetries and tunable spin relaxation in silicon and germanium
与直接带隙半导体相比，硅和锗的谷简并为自旋弛豫开辟了新的通道，抵消了反转对称系统的自旋简并。在这里，硅和锗的电子-声子相互作用的对称性被确定，并计算由此产生的自旋寿命。室温下硅中电子的自旋寿命与砷化镓中的相当，但是，硅或锗中的自旋寿命可以通过应变或量子限制降低谷简并来调节。可调范围被限制为略超过一个数量级的intravalley过程。
2012-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Ultralong Lifetime Plasmons on Picosecond Time Scale Enabled by Hybrid Plasmon-Phonon Polaritons
石墨烯等离子体激元对于在宽频域中工作的紧凑型光学器件具有极大的兴趣，其具有高速和非常低的能量消耗。然而，石墨烯等离子体激元在大多数衬底上迅速衰减，主要是由于来自衬底表面声子和杂质的散射损耗。在这里，我们发现了一种新的杂化等离子体声子极化激元模式在石墨烯/h-BN范德华异质结构，这使得超长的混合等离子体激元寿命高达1.6皮秒，最长的等离子体激元寿命有史以来证明。这种显著的长寿命来自于长寿命h-BN横向光学声子与石墨烯等离子体的耦合，石墨烯等离子体仅存在于单层异质结构中。我们的发现和理解这种未开发的混合模式提供了一种新的方法来调整等离子体激元的行为在频率，时间和空间域。这可能会引入一种新的范例，以产生具有超长寿命的高度受限等离子体激元，用于各种应用，如深亚波长超材料，超低损耗波导和超快光开关。
2015-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Dynamics of Electron-phonon Coupling in Transition-metal Dichalcogenides
利用飞秒激光时域光谱测量了2 H-MoTe 2大块晶体的超快晶格动力学，研究了载流子-声子相互作用对电子输运性质的影响.在室温下，即使存在非常大密度的光激发载流子，也观察到异常长寿命的相干A1 g声子模。随着激发激光能量密度的增加，衰减速率降低。基于激光能量密度的依赖性，包括诱导显着的声子软化和声子衰减率的特殊下降，我们归因于弱的非谐声子-声子耦合和载流子密度依赖的变形势的电子-声子耦合的长寿命的晶格动力学。
2018-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Phonon dispersion and lifetimes in MgB2
本文用非弹性X射线散射方法测量了MgB_2单晶中沿γ-A、γ-M和A-L方向的声子色散和线宽。我们用密度泛函理论计算了电子-声子耦合和非简谐性对线宽的影响，得到了与实验非常一致的结果。沿γ-A线发现E_2g声子模的反常展宽。对线宽的主要贡献总是电子-声子耦合。
2003-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Phonon anharmonicities in graphite and graphene
我们确定从第一性原理的有限温度特性-线宽，线位移，和寿命-的关键振动模式，占主导地位的非弹性损耗石墨材料。在石墨中，拉曼激活的E2 g模式的声子线宽被发现随温度降低;这种异常行为完全由电子-声子相互作用驱动，并且不会出现在近简并的红外激活的E1 u模式中。在石墨烯中，在K处的A“1模式的声子非谐寿命和衰减通道在G处的E2 g上占主导地位，并且与声学声子强烈耦合，突出了碳基互连中的弹道输运如何需要仔细设计声子衰减和热化。
2007-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous T-dependence of phonon lifetimes in metallic VO2
本文通过非弹性X射线散射和拉曼光谱研究金属态VO2单晶，发现声子寿命随温度降低而反常减小，揭示预转变涨落引发的强电子-声子散射在MIT以上数百摄氏度即已开始并随接近转变而增强。
2023-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fröhlich electron-phonon vertex from first principles
本文从第一性原理出发，发展了一种计算极性半导体和绝缘体中电子-声子顶点的方法。目前的形式主义推广的Fröhlich顶点的情况下，各向异性材料和多个声子分支，并可用于作为后处理校正标准的电子-声子计算，或与{ \it从头算}插值的基础上最大本地化的Wannier函数。我们证明了这种形式主义，通过调查的电子-声子相互作用在TiO_2-TiO $_2$，并表明，极顶点显着降低电子寿命和增强各向异性的耦合。目前的工作，使{ \it从头计算载流子迁移率，寿命，质量增强，和配对的极性材料。
2015-10-21 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
Phonon Lifetimes and Thermal Conductivity of the Molecular Crystal $α$-RDX
采用三种基于声子的导热模型对有机分子晶体$α$ -RDX的传热性能进行了研究。研究发现，广泛使用的Peierls-Boltzmann模型在结晶材料中的热输运打破了$α$ -RDX。我们表明，这种故障是由于一个很大程度的非谐性，导致扩散类载流子的主导地位。尽管是针对无序系统发展的，但艾伦-费尔德曼导热理论实际上给出了热输运的最佳描述。这可能是因为扩散载体贡献了$α$ -RDX中超过95%的热导率。扩散载流子的优势大于以前在其他完全有序的晶体系统中观察到的。这些结果表明，范德华键合的有机结晶固体以比简单原子晶体更类似于无定形材料的方式导热。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-Mediated Quasiparticle Lifetime Renormalizations in Few-Layer Hexagonal Boron Nitride
本研究在惰性宽禁带半导体少层六方氮化硼（hBN）中发现声子介导的显著电子质量增强效应，该效应影响π带态寿命且与单、多声子散射一致，揭示了新型多体态，对hBN基器件有重要意义。
2023-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic effects in phonons: reshaping the graphene Kohn anomalies and lifetimes
提出纳入电子-电子与电子-空穴作用的第一性原理框架，揭示激子效应对石墨烯 K 点声子色散、线宽及寿命的显著重塑。
2025-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the connection between sliding friction and phonon lifetimes: Thermostat induced thermolubricity effects in molecular dynamics simulations
典型的纳米摩擦学模拟设置是半无限衬底，其特征在于顶部的滑动珠，并且较低的衬底层恒温以控制温度。一个挑战是处理从基底下边界背反射的声子，因为这些声子将人为地减少作用在滑动珠上的摩擦FR。一种提出的解决方案是使用朗之万恒温器，其在温度TLAN下操作，并且具有相应的阻尼参数，最佳地调谐，使得FR最大化[Benassi等人，PHYSREVB，V82，P081401，2010]。在本文中，该方法被重新审视，并涉及到基板声子寿命，基板温度Tcb，和滑动速度。在低滑动速度，粘滑事件之间的时间是大的声子寿命相比，我们没有观察到太多的依赖性FR的Gamma，这里的恒温器调谐是不需要的。在高滑动速度下，在改变Gamma时，我们确认了上述摩擦最大值，但也观察到Tmax的明显最小值，其在这里偏离TLAN。对于强烈非谐的衬底粒子相互作用，FR随Gamma的变化可以理解为热致陆性的表现，背反射基本上不重要。相反，对于谐波相互作用，声子寿命变得非常长，FR强烈地受到背反射声子的影响，但不足以推翻热致液晶性。
2019-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Observation of coherently modulated thermal phonon band and lifetime in superlattice
The University of Tokyo（东京大学）；Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI)（日本同步辐射研究机构）；Institute of Industrial Science, University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）；Materials Dynamics Laboratory, RIKEN SPring-8 Center（理化学研究所SPring-8中心材料动力学实验室）；Institute of Engineering Innovation, The University of Tokyo（东京大学工程创新研究所）；Institute for Nano Quantum Information Electronics, The University of Tokyo（东京大学纳米量子信息电子学研究所）
利用高分辨率非弹性X射线散射，在短周期GaAs/AlAs超晶格中观测到相干调制的声子带结构和声子带隙，首次直接证明室温及以上温度的声子相干性，并揭示其对三声子散射和光学声子软化的增强作用。
2026-10-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Significant reduction of lattice thermal conductivity by electron-phonon interaction in silicon with high carrier concentrations: a first-principles study
电子-声子相互作用对金属和半导体中的电子输运产生了很大的阻碍作用，但对电子-声子相互作用对声子输运的影响，特别是对半导体中声子输运的影响研究较少。我们计算的声子寿命由于散射与电子（或空穴），将它们与本征寿命由于非谐声子-声子相互作用，所有从第一性原理，并评估电子-声子相互作用对硅的晶格热导率的影响。出乎意料的是，我们发现当载流子浓度超过1 e19 cm-3时，室温下的晶格热导率显著降低（在p型硅中，在1 e21 cm-3左右降低高达45%），这是与热电材料具有很大技术相关性的范围。
2014-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Implications of phonon anisotropy on thermal conductivity of fluorite oxides
本研究分析萤石氧化物中方向依赖的声子群速度与寿命，证明体热导率本质各向同性，但有限尺寸非平衡分子动力学中的边界散射等外在刺激会引发表观各向异性，并强调低对称方向的贡献。
2023-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Quintic-Anharmonicity-Assisted Three-Phonon Scattering: A Previously Overlooked Same-Order Channel to Four-Phonon Scattering
Portland State University（波特兰州立大学）
本文发现五次非谐性辅助的三声子散射是传统三声子和四声子散射之外的同阶贡献，在Si和AgCl中与四声子散射相当，影响高温热导率。
2026-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Role of higher-order phonon scattering in the zone-center optical phonon linewidth and the Lorenz oscillator model
带心光学声子线宽是红外光谱、拉曼光谱和洛伦兹振子模型的重要参数。虽然三声子散射通常被认为是主要的贡献，在这项工作中，我们发现，令人惊讶的是，高阶声子散射普遍发挥了显着的作用，甚至主导作用，在室温下，更是在高温下，对广泛的材料，包括金刚石，硅，锗，砷化硼（BAs），立方碳化硅（3C-SiC），和$α$ -石英。这是由区域中心光学声子的大的四声子散射相空间实现的，并且不同于热传导，其中在室温下四声子散射仍然是三声子散射的第二种。此外，我们的研究结果表明，五声子甚至更高阶的散射可能是一些大的带隙材料，例如，BAs.我们通过洛伦兹振子模型预测的红外光学性质，包括四声子散射后，显示出更好的协议与实验测量比那些基于三声子的预测。这项工作将提高广泛的兴趣，研究在各个领域的高阶散射热传导以外。
2019-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Spin lifetimes of electrons injected into GaAs and GaN
GaAs和GAN中电子的自旋弛豫时间是用一个模型确定的，该模型包括声子和电离杂质的动量散射，以及Elliot-Yafet，D 'yakonov-Perel和Bir-Aronov-Pikus机制的自旋散射。使用从经验赝势得到的长程紧束缚哈密顿量产生的精确频带。推断的自旋弛豫寿命的温度依赖性与GaAs中的测量值一致。我们进一步表明自旋寿命随注入电子能量的增加而迅速减小，并在纵向光学声子能量处达到局部最大值。我们的计算预测，纯GAN中的电子自旋寿命在所有温度下都比GaAs中长约3个数量级，这主要是由于较低的自旋轨道相互作用和较高的导带态密度。
2003-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Four-phonon scattering diminishes the optical phonon contribution and isotope effect to thermal conductivity of III-V semiconductors
最近的研究表明，四声子散射在确定固体的热导率方面通常是重要的。然而，这些研究一直集中在材料的热导率$κ$是占主导地位的声学声子，和四声子散射的影响，虽然显着的，仍然是一般小于三声子散射。在这项工作中，以AlSb为例，我们证明了四声子散射是更关键的三声子散射，因为它减少了光学声子的热输运，因此显着降低材料的热导率，其中光学分支具有长的三声子寿命。同时，我们的计算表明，四声子散射可以在削弱$κ$的同位素效应方面发挥极其重要的作用。具体地说，四声子散射减少了70 $\%$和50 $\%$，分别同位素纯和自然发生的AlSb的室温$κ$。同位素纯的和天然存在的c-GaN的还原分别为约34 $\%$和27 $\%$。对于同位素纯的w-GaN，室温下的还原约为13 $\%$，400 K下的还原约为25 $\%$。这些结果为实验工作者在III-V族化合物中实现高热导率以应用于半导体工业提供了重要的指导。
2019-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-phonon interactions in the polarizarion dependence of Raman scattering
本文发现有机晶体有限温度下拉曼散射偏振依赖性需四阶形式描述，源于晶体自能非对角分量影响，确立了区别于声子寿命的声子-声子相互作用新表现。
2023-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Lifetimes of Confined Optical Phonons and the Shape of a Raman Peak in Disordered Nanoparticles: I. Analytical Treatment
通过发展无序致光振动本征模展宽理论，实现了非极性晶体纳米粉末拉曼光谱的微观描述。对这个问题进行了分析处理，并将线形和宽度确定为声子量子数、纳米颗粒形状、尺寸和无序强度的函数。结果被发现是强烈依赖于加宽线是分开的，或者它是与其他线的光谱重叠。详细研究了三种无序模型，即弱点状杂质、弱光滑随机势和强稀有杂质。研究了形成声子-杂质束缚态的可能性。
2020-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revisiting phonon thermal transport in two-dimensional gallium nitride: higher-order phonon-phonon and phonon-electron scattering
本研究针对二维氮化镓热导率计算的差异问题，发现有限差分法中四阶原子间力常数易高估四声子散射影响，明确四声子散射使热导率降65.6%，且高载流子浓度下声子-电子相互作用对其热导率影响可忽略。
2024-03-10 cond-mat.mtrl-sci
A revisit to phonon-phonon scattering in single-layer graphene
了解石墨烯的导热机制是一个长期的研究课题，由于其高导热性。基于Peierls-Boltzmann输运方程（PBTE）的研究揭示了石墨烯中许多独特的声子输运性质，但以往的研究大多只考虑了三声子散射，并依赖于0 K下提取的原子间力常数（IFC）。在本文中，我们探讨的四声子散射和温度依赖的IFC的声子输运在石墨烯中的作用，通过我们的PBTE计算。我们表明，四声子散射的强度将被严重高估，通过使用在0 K下提取的IFC相比，对应于一个有限的温度，和四声子散射被发现显着降低石墨烯的热导率，即使在室温下。为了重现从分子动力学模拟预测，声子频率展宽时，必须考虑到确定的声子散射率。我们的研究阐明了有限温度下石墨烯的声子输运性质，并可以扩展到其他晶体材料。
2019-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Neutron Scattering Signature of Phonon Renormalization in Nickel (II) Oxide
声子准粒子与电子自旋自由度的相互作用物理学，导致不寻常的自旋和热输运现象，几十年来一直是人们持续关注的主题。尽管自旋-声子耦合在输运过程中起着关键作用，但它对声子系统的影响，特别是声学声子性质，迄今为止还很难解释。通过非弹性中子散射和第一性原理计算，在典型的共线反铁磁氧化镍中发现了声学声子的反常散射谱强度，揭示了强的自旋-晶格关联使声学声子的极化重正化.特别是，一个明确的磁散射签名的测量中子散射强度从声学声子证明其动量传递和温度依赖性。用修正的磁振散射截面成功地模拟了反常散射强度，表明存在声子驱动的自旋旋进。声子本征矢的重正化可以用横声学声子对中子散射的“几何禁戒”强度来表示。重要的是，本征矢量重整化不能用磁致伸缩来解释，而是由声子和离子的局部磁化之间的耦合引起的。
2022-07-13 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study of Phonon Lifetime and Low Lattice Thermal Conductivity of Monolayer γ-GeSe: A Comparative Study
硒化锗（GeSe）是一种独特的二维（2D）材料，在环境条件下表现出各种稳定的多晶型。最近，合成了一种具有层状六方晶格的新相（γ-GeSe），其环境稳定性和非凡的电子电导率甚至高于石墨，而其单层是半导体的。本文利用第一性原理推导的力常数和Boltzmann输运理论，研究了单层γ-GeSe的晶格热导率（κ_l），并与单层α-GeSe和单层β-GeSe进行了比较。γ相的κ_l较低（5.50 W/mK），与α相和β相的κ_l相当。α-GeSe中的声学分支与光学分支很好地分离，限制了相空间中的散射通道，而对于\b{eta} -GeSe和γ-GeSe，声学分支与低频光学分支共振，促进了更多的声子-声子散射。对于γ-GeSe，累积κ_l是各向同性的，声子代表平均自由程（rMFP）最短（17.07 nm），表明γ相的κ_l受样品尺寸的影响较小，而α-GeSe的累积κ_l随平均自由程的增加而缓慢增长，rMFP较长（Z字形和扶手椅形方向分别为20.56和35.94 nm），显示出较强的κ_l尺寸依赖性。我们的工作表明，GeSe多晶型物具有整体低热导率，是热电和热管理应用的有前途的竞争者。
2022-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Crystal-symmetry-based selection rules for anharmonic phonon-phonon scattering from a group theory formalism
非谐声子-声子散射在固体热传导中起着关键作用。以前的研究已经确定了许多可能的声子-声子散射通道的声子能量和动量守恒条件和晶体对称性的选择规则。然而，晶体对称性为基础的选择规则大多是\textit{ad hoc}到目前为止，在选定的材料，和一个通用的形式主义，可以总结已知的选择规则，并导致在任何给定的晶体仍然缺乏新的。在这项工作中，我们应用了一个一般的形式化的基于群论的散射选择规则的基础上的非谐声子-声子散射，它可以重现已知的选择规则，并指导发现新的选择规则之间的声子分支所施加的晶体对称性。我们应用这种形式主义来分析声子-声子散射的选择规则所施加的石墨烯的面内对称性，并展示了显着的影响，晶格热导率的破缺应变。我们的工作量化了晶体对称性对固体晶格热导率的关键影响，并提出了通过调整晶体对称性来设计热传导的路线。
2021-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the significance of Raman modes, Gruneisen parameters and phonon lifetimes in the hexagonal allotropes of Silicon and Germanium compounds
Birla Institute of Technology and Science Pilani Hyderabad Campus（比拉理工学院皮拉尼海得拉巴校区）
本文利用meta-GGA泛函研究了硅和锗六方同素异形体的电子结构和振动特性，分析了声子寿命、声子散射率及声子谱的非谐性影响，旨在提升热电、光伏和光电设备的应用效能。
2026-04-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Material Characteristics Governing In-Plane Phonon-Polariton Thermal Conductance
本研究探究声子-极化子面内热导的材料依赖性，发现其变化幅度超一个数量级，超薄层下与声子热导相近，并提出由光学声子参数构成的品质因数解释热导差异的来源。
2023-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Phonon scattering mechanisms in WTe$_2$ observed by ultrafast coherent phonon spectroscopy
University of Tsukuba（筑波大学）
研究外尔半金属Tₙ-WTe₂中的声子散射机制，在4.6至300K宽温域用时间分辨泵浦-探测光谱研究相干声子，高频模式用传统模型描述，2.4THz低频模式有异常行为，归因于声子-电子散射。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Phonon anharmonic frequency shift induced by four-phonon scattering calculated from first principles
由于非谐性，有限温度下的声子能量偏离其谐波值。本文从第一性原理出发，利用三声子和四声子散射，实现了对硅的声子能移的严格计算。非谐四阶力常数的计算考虑到第五个最近的邻居。计算结果与布里渊区中子非弹性散射数据吻合得相当好。令人惊讶的是，在$Γ$点附近的光学声子模式的频移是敏感的四阶力常数的截止半径，在对比的四声子散射率，这几乎饱和时，考虑第二个最近的邻居。我们还将计算结果与从头算分子动力学模拟进行了比较，发现高阶非谐性对光学声子是重要的。我们的工作提供了关键的洞察力的非谐声子频移，并将有显着的影响，热和光学应用。
2018-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Using the Callaway model to deduce relevant phonon scattering processes: The importance of phonon dispersion
材料的热导率$κ$是许多不同应用中的重要参数。$κ$的优化策略通常需要深入了解所研究材料的主要声子散射过程。Callaway模型被广泛地用作分析热导率$κ_l$的晶格部分的实验者的工具。在这里，我们调查如何从隐含假设的线性声子色散关系的偏差影响$κ_l$，进而有关的声子散射过程的结论。作为一个例子，我们表明半Heusler系统（铪，锆，钛）NiSn，依赖于Callaway模型在其最简单的形式，早先导致了误解的实验值分配低测量$κ_l$与非物理强声子散射在这些材料。相反，我们提出了一个更现实的声子色散曲线的实施，结合典型的声子散射过程的经验表达式，这导致更好的定量与理论和实验值的一致性。这种方法可以很容易地推广到其他材料与已知的声子色散关系。
2018-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of optical phonon scattering on the performance of GaN transistors
基于光学声子散射的模型被开发来解释短栅长GAN晶体管的电流驱动、双稳态和高速行为的特性。该模型能够解决这些特性，并提供了一种简单的方法来解释晶体管的行为在任何半导体材料系统中，电子光学声子散射是强的。
2010-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Chiral Phonons by Inelastic X-ray Scattering
声子手征性打破了传统的声子是线性传播玻色子的认识，引起了人们的广泛关注。这种新的准粒子性质已经在理论和实验上得到了广泛的研究。然而，整个布里渊区的声子手性的表征仍然是不可能的，由于缺乏可用的实验工具。本文利用毫伏级能量分辨率的非弹性X射线散射研究了碳化钨的声子色散和手征性质。原子论计算表明，由于反转对称性破缺，K和K $^\prime$点附近的面内纵、横声学声子都是圆极化的。观察到这些圆偏振声子的异常非弹性X射线散射，并归因于它们的手征性。我们的结果表明，非弹性X射线散射可以用来表征材料中的声子手性，并建议修改声子散射函数是必要的。
2021-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Study of phonons in irradiated epitaxial thin films of UO$_2$
我们报告的实验，以确定最常见的核燃料，UO $_2$的声子谱的辐射损伤的影响。我们用2.1 MeV He $^{2+}$离子辐照UO $_2$外延薄膜（$\sim$ 300 nm）至0.15 dpa，使$Δ$ a/a $\sim$的晶格膨胀率达到0.6%，然后用掠入射非弹性X射线散射测量声子谱。我们成功地观察到声模式，横向和纵向，整个布里渊区。声子能量，在原始和辐照样品，是从散装材料中观察到的不变。另一方面，声子的线宽（成反比的声子寿命），显示出显着的拓宽时，比较原始和辐照样品。这种效果被证明是增加与声子能量在布里渊区。声学模式的声子寿命的降低与热导率降低50%大致一致。
2018-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Polarization and driving force analysis of coherent optical shear phonons in graphite
本研究利用超快电子衍射和受驱振子模型，揭示飞秒激光激发石墨层间剪切声子的偏振方向及其37(30) fs驱动力寿命。
2025-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon scattering dynamics in ferromagnets on ultrafast timescales: Influence of the phonon temperature
采用Elliott-Yafet型动力学模型计算了体相铁磁体在超短光脉冲激发下的磁化响应，该模型考虑了自旋-轨道相互作用对铁磁能带结构的影响，电子-声子相互作用对玻尔兹曼散射积分的影响，以及声子浴温度的动态变化.利用超短光脉冲的实际参数，计算出的在固定能带结构中电子-声子散射可实现的最大磁化淬灭比实验中观察到的淬灭小得多。加热的声子浴被发现并没有明显改变的磁化动力学在超短时间尺度上。
2011-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermal resistance by transition between collective and non-collective phonon flows in graphitic materials
与umklapp散射（U-散射）相比，石墨材料中的声子表现出强的法向散射（N-散射）。强烈的N-散射导致集体声子流，不像U-散射占主导地位的相对常见的情况。如果石墨材料具有有限的尺寸并且与发射具有非集体分布的声子的热库和冷库接触，则N-散射将石墨材料和热库之间的界面附近的非集体声子流改变为集体声子流。我们研究了在非集体声子流和集体声子流之间的转变过程中的N-散射热阻。Peierls-Boltzmann输运方程的Monte Carlo解表明，石墨材料中的N-散射在100、200和300 K时分别使弹道情况下的热通量减少约15%、30%和40%。这明显大于具有类似德拜温度（~ 2300 K）的德拜晶体的~ 5%的减少。我们关联的N-散射的热通量的大幅度减少与非线性色散和多声子分支与石墨材料的不同群速度。
2018-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic dephasing in the electron-phonon interaction
University of Cambridge（剑桥大学）
本研究推导含非谐三声子相互作用的电子-声子耦合散射率表达式，实现其第一性原理计算方法，明确有限声子寿命对电子-声子耦合评估的重要性，为相关研究提供平台。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Self-consistent phonon calculations of lattice dynamical properties in cubic SrTiO$_{3}$ with first-principles anharmonic force constants
提出了一个适用于严重非谐系统的计算非谐声子频率和声子寿命的\textit{ab initio}框架。我们采用自洽声子（SCPH）理论与微观非谐力常数，这是从密度泛函计算提取使用最小绝对收缩和选择算子技术。我们应用该方法的高温相SrTiO $_{3}$，并获得定义良好的声子准粒子是免费的虚频。在这里，我们表明反铁磁畸变模式的非简谐声子频率在立方到四方相变的临界温度附近显着取决于系统尺寸。通过微扰理论的SCPH的结果，声子寿命计算立方SrTiO $_{3}$，然后使用玻尔兹曼输运方程的弛豫时间近似预测晶格热导率。所提出的方法是有效的和准确的，铺平了道路的热力学，动力学和传输性能的系统具有严重的非谐性，包括热电，铁电和超导材料的可靠描述。
2015-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms governing phonon scattering by topological defects in graphene nanoribbons
理解石墨烯中的拓扑缺陷引起的声子散射对于石墨烯基器件中的热管理特别感兴趣。我们提出了一个研究，量化的作用，不同的机制，管理缺陷声子散射的影响，通过比较10种不同的缺陷结构，使用分子动力学。研究结果表明，声子散射主要受质量密度差的影响，总的趋势受缺陷形成能的控制，声子态密度具有典型的软化行为.声子散射截面被发现是远远大于几何占据的缺陷。我们还表明，晶格热导率可以减少由这些缺陷形成的晶界的存在下，由高达30的一个因素。
2016-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Mobility in Semiconducting Graphene Nanoribbons: Phonon, Impurity, and Edge Roughness Scattering
通过比较声子散射、杂质散射和线边粗糙度散射对半导体石墨烯纳米带中载流子输运性质的影响，研究了半导体石墨烯纳米带中载流子输运性质。结果发现，位于纳米带表面的杂质的散射，并从声学声子线边缘粗糙度散射一样重要。这些散射机制的相对重要性随温度、费米能级位置和带的宽度而变化。在此基础上，提出了提高低场迁移率的策略。
2008-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Combined treatment of phonon scattering by electrons and point defects explains the thermal conductivity reduction in highly-doped Si
在高P和B掺杂的硅晶格热导率的降低机制进行了详细的研究。声子的散射率的点缺陷，以及由电子，从第一性原理计算。晶格热导率计算考虑这些散射机制单独和一起。结果发现，在低载流子浓度和温度下，声子散射的电子是占主导地位的，可以重现实验的热导率降低。然而，在较高的掺杂浓度的点缺陷的声子的散射率占主导地位的电子，除了最低的声子频率。因此，即使在室温下，点缺陷引起的声子散射在高于$10^{19}$ cm $^{-3}$的缺陷浓度下也对Si中的热导率降低有实质性贡献。只有同时考虑点缺陷和电子对声子的散射，才能在所有温度下与实验值吻合得很好。
2019-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast scattering dynamics of coherent phonons in Bi$_{1-x}$Sb$_{x}$ in the Weyl semimetal phase
利用反射式飞秒泵浦-探测技术研究了Bi $_{1-x}$ Sb $_{x}$合金系统中不同成分$x$的超快声子动力学。在几皮秒的退相时间内，在时域内产生并观察到了对应于Bi-Bi，Bi-Sb和Sb-Sb的A $_{1g}$局域振动模的相干光学声子。发现相干光学声子的频率随着Sb组分$x$的变化而变化，更重要的是，当$x$值在0.5- 0.8范围内时，这些声子模式的弛豫时间显著减小。我们认为，声子弛豫动力学不是简单地由合金散射，但显着修改的非谐声子-声子散射与隐含的微小贡献，从电子-声子散射在Weyl半金属相。
2021-02-04 cond-mat.mtrl-sci
