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一维Holstein极化子在交变外电场作用下的超布洛赫振荡瞬态动力学

DOI:10.1002/andp.201800303 期刊:Annalen der Physik 出版年份:2018 更新时间:2025-09-23 00:53:29
摘要: 采用多重Davydov试探态方法,将直流场极化子动力学的理论形式体系拓展至外交流电场中一维Holstein极化子的动力学研究。针对零相位与非零相位情况,系统考察了载流子-声子耦合对失谐与共振场景的影响。在轻微失谐或非共振条件下,常规布洛赫振荡与交流驱动力之间会产生拍频效应,进而形成超布洛赫振荡——即在空间与时间维度上均发生尺度重调的布洛赫振荡。该超布洛赫振荡会因载流子-声子耦合而衰减。对于共振情形:当载流子产生于两个最近邻格点时,载流子波包会伴随小幅振荡逐渐扩散;引入载流子-声子耦合可使波包局域化。若初始采用宽幅高斯波包,则载流子波包质心会以恒定速度移动且形状保持不变;此时添加载流子-声子耦合会使波包展宽并减缓载流子运动。本研究成果可为通过调控直流/交流场强、交流相位及失谐参数来操纵半导体超晶格和光学晶格中载流子超布洛赫振荡动力学提供指导原则。
作者: Zhongkai Huang,Masayuki Hoshina,Hajime Ishihara,Yang Zhao
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研究概述 实验方案

利用Dirac-Frenkel变分原理和多重Davydov D2试探态,研究直流与交流电场作用下环状体系中载流子-声子对角耦合对极化子动力学的影响。

在失谐情况下,载流子-声子耦合使载流子波包局域化,抑制超布洛赫振荡;在共振情况下则破坏分岔运动,使载流子偏离初始位置。对于具有宽初始波包的共振情况,该耦合会展宽波包并减缓其运动。通过调节场强、相位和失谐参数可调控这种动力学行为。

该研究仅限于具有对角载流子-声子耦合和无色散声子的一维系统。未考虑多载流子、无序性或其他类型的相互作用。数值模拟可能因计算资源(如系统尺寸N和多重性M)而存在限制。

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