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基于HgTe的二维拓扑绝缘体中电荷中性点附近热载流子的能量弛豫
摘要： 我们展示了基于碲化汞（HgTe）的二维拓扑绝缘体中非线性输运的实验结果：当费米能级钉扎在体相绝缘带隙时，电导主要由类狄拉克螺旋型边缘态主导。研究发现，靠近电荷中性点（CNP）处热载流子的能量弛豫更快，这可归因于CNP附近不均匀电荷分布导致的电荷坑局域特性与不可压缩性。这些电荷坑（量子点）与一维边缘通道的隧穿耦合会随机化相位记忆，从而引发非相干非弹性过程。电场激发的热边缘载流子通过多个电荷坑中的热化过程弛豫至平衡态，同时导致电荷坑内声子发射。在较低温度（T≤10K）下，能量弛豫时间呈现强温度依赖性（τ_e∝T^{-3.5}），该现象被解释为小角度散射机制，与低温下的电阻饱和特性相符。
关键词： 非线性输运、电子-声子散射、能量弛豫机制、非弹性过程、拓扑绝缘体
更新于2025-09-23 15:22:29
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金在电子-声子非平衡状态下的热电子热反射系数
摘要： 金属的温度依赖性反射率通过热反射系数进行量化，该系数是一个取决于材料特性的参数，与金属能带结构、电子散射动力学及光子波长相关。短脉冲激光加热后，金属中的电子子系统可被驱动至远高于晶格温度的状态，从而产生独特的非平衡电子与声子散射动力学，形成有别于传统平衡态系数的"热电子"热反射效应。本研究通过超快泵浦-探测技术，对二氧化硅玻璃和蓝宝石衬底上的薄金膜进行解析定量与实验测量，成功获取该热电子热反射系数。我们不仅证实了在电子-声子非平衡状态下量化热反射率的能力，还验证了该系数与电子子系统绝对温度的预测依赖关系。本工作提出的方法为进一步理解和量化激发态散射效应对金属介电函数的影响提供了计量学手段。
关键词： 电子-声子散射、泵浦-探测技术、热反射法、德鲁德模型、电子温度
更新于2025-09-23 15:21:21
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氧化亚铜中里德伯激子与声子和光子的相互作用：光学线宽与极化激元效应
摘要： 我们证明氧化亚铜中里德伯激子的光学线宽完全可由声学声子和光学声子的散射解释，其中主要贡献来自非极性光学3G和5G模式。我们讨论了这对极化子效应观测的影响。研究发现，光子与激子色散的反交叉仅存在于主量子数n>28的态中，因此极化子效应在迄今为止报道的实验中并未发挥作用。
关键词： 极化激元、声子散射、里德伯激子、氧化亚铜
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于第一性原理的PbTe型材料
摘要： 我们通过第一性原理研究确定了n型PbTe中主要的电子-声子散射通道?；诓６嚷湓朔匠蹋谑湓顺谠ナ奔浣葡陆⒘说缱邮湓四Ｐ?，该模型的全部参数均来自能精确描述带隙附近电子能带色散的第一性原理计算。我们计算得到的电子迁移率随温度和载流子浓度的变化关系与实验数据高度吻合。研究表明：纵向光学声子散射主导着n型PbTe的电子输运过程，而声学声子散射相对较弱。分析发现，由于导带极小值与布里渊区中心软模之间存在对称性禁阻的散射作用，软横向光学声子导致的散射是最微弱的机制。因此软声子在n型PbTe的高热电优值中起关键作用——它们虽强烈抑制晶格热导率，却不会损害其电子输运性能。结果表明：像PbTe这类具有与输运相关电子态弱耦合软模的材料，有望成为高效热电材料的候选对象。
关键词： 电子-声子散射、输运弛豫时间近似、热电材料、玻尔兹曼输运方程、n型碲化铅
更新于2025-09-23 15:21:01
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(100)取向硅与硅化镍纳米复合薄膜在绝缘体上硅和石英玻璃上硅衬底上的热电性能
摘要： 我们在绝缘体上硅(SOI)和石英玻璃上硅(SOQ)衬底上制备了(100)取向的硅与镍硅化物纳米晶复合薄膜(Ni-Si NC膜)。由于取向薄膜载流子输运性能的提升和热导率的降低，在30°C时其无量纲优值ZT达到0.22-0.42（p型Ni-Si NC膜）和0.08-0.13（n型Ni-Si NC膜），均高于块体硅(ZT<0.01)。在500°C时，p型和n型Ni-Si NC膜的ZT值分别提升至0.65和0.40。
关键词： 基于硅的热电材料、纳米复合薄膜、硅化镍纳米晶体、硅纳米结构、声子散射
更新于2025-09-22 18:06:18
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GaN中位错引起的声子散射
摘要： 晶格缺陷（如位错）会显著影响氮化镓基器件的性能与热输运行为。我们证明，用于量化位错对热导率影响的实验数据仅需通过已报道的薄膜厚度和点缺陷浓度即可解释。该分析揭示了氮化镓中边界散射主导的热导率降低效应——这一现象在早期模型中被低估。为量化位错对氮化镓热输运的影响，我们采用基于精确第一性原理原子间作用力常数的格林函数方法。虽然三声子散射和点缺陷散射需要密度泛函理论级别的计算，但研究表明位错散射可采用半经验势能进行充分近似。这使得格林函数方法在位错散射研究中成为一种兼具定量预测性和计算可行性的手段，可获取详细的声子散射速率。
关键词： 位错、声子散射、密度泛函理论、氮化镓、热导率
更新于2025-09-23 12:02:48
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具有高κ栅极堆叠的二维InSe场效应晶体管中的远程声子散射
摘要： 本研究聚焦于衬底与高κ栅介质产生的远程声子对二维(2D)硒化铟(InSe)场效应晶体管(FETs)中电子迁移率的影响。通过有效质量近似法自洽求解泊松方程和薛定谔方程，推导出量子限制条件下的静电特性。随后采用库博-格林伍德公式计算迁移率，该公式同时考虑了远程声子散射(RPS)及本征声子散射（包括声学声子、同极声子、光学声子散射和弗洛里希相互作用）。基于上述方法，我们系统研究了分别采用SiO?、Al?O?和HfO?作为栅介质的单/双栅InSe FETs中远程声子导致的迁移率退化问题，揭示了载流子迁移率在温度、反型层密度及厚度维度上的依赖性起源。模拟表明：远程声子与弗洛里希相互作用对InSe中电子输运起主导作用；相较于Al?O?和SiO?介质，HfO?介质的远程声子会使迁移率产生更严重的退化，但通过在HfO?与InSe之间引入SiO?界面层可实现有效绝缘；由于InSe具有更小的面内有效质量和量子化有效质量，当载流子达到简并态时迁移率会在更高密度下开始回升；与MoS?相比，InSe在层数减少时迁移率退化更为显著。
关键词： 二维材料，硒化铟，迁移率，声子散射，高κ电介质，场效应晶体管
更新于2025-09-23 21:02:42
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飞秒四波混频揭示CH?NH?PbI?中的超快声子散射
摘要： 利用温度依赖的四波混频实验研究了CH3NH3PbI3中的载流子散射过程。结果表明：低于30K时电离杂质散射限制了带间退相位时间(T2)，而高温下(100K时时间尺度为125飞秒)强电子-声子散射占主导地位。理论模拟与实测载流子散射率定量吻合，并显示声子散射速率因强自旋-轨道耦合而增强——该耦合改变了带边态密度。通过拟合实验数据提取的Rashba系数(γc=2电子伏·埃)与表面Rashba效应计算结果及近期薄膜光生伏特效应实验相符。
关键词： 电子-声子散射、载流子散射、CH3NH3PbI3（甲胺铅碘）、四波混频、拉什巴效应
更新于2025-09-19 17:13:59
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太赫兹石墨烯超材料可调谐机制中的声子散射研究
摘要： 研究了不同类型声子散射（即声学（AC）声子、杂质和纵向光学（LO）声子散射）对石墨烯超材料结构可调传播特性的影响，同时包括石墨烯图案结构、费米能级和工作频率的影响。结果表明，在室温下，声学声子散射占主导地位；随着温度升高，纵向光学声子散射显著增加，当温度超过600 K时起主导作用。由于声子散射，石墨烯超材料结构的共振特性随费米能级升高呈现一个最佳值（约0.5–0.8 eV），这与现有结果不同。这些结果对于理解石墨烯功能器件、传感器、调制器和天线的可调谐机制非常有帮助。
关键词： 太赫兹、超材料、声子散射、石墨烯
更新于2025-09-16 10:30:52
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铜掺杂胶体量子点中声子瓶颈现象的观测
摘要： 热电子能显著提升太阳能电池效率并敏化高能耗光化学反应。传统半导体中热电子通过电子-声子散射实现的亚皮秒级带内冷却，阻碍了高效热电子器件的研发。理论上，半导体量子点会因量子限域电子与声子耦合效率极低而呈现热电子弛豫的"声子瓶颈"。然而典型硒化镉量子点仍表现出亚皮秒级热电子冷却，可能通过类似俄歇过程（热电子过剩能量转移至空穴）绕过该瓶颈。本研究证明，在铜掺杂硒化镉胶体量子点中，铜掺杂剂对空穴的飞秒级捕获可抑制该冷却机制。由此观测到1Pe态热电子寿命达~8.6皮秒，较同尺寸未掺杂量子点（~0.25皮秒）延长逾30倍。
关键词： 声子瓶颈、电子-声子散射、热电子、胶体量子点、铜掺杂
更新于2025-09-16 10:30:52