Ⅲ-Ⅴ族硼基化合物半导体反常热导率机理

采用基于玻尔兹曼输运方程的第一性原理计算方法深入研究了硼基Ⅲ-Ⅴ化合物的热导率性质,与Ⅳ族和Ⅲ-Ⅴ族半导体进行对比,发现砷化硼的高热导率主要来源于硼基Ⅲ-Ⅴ化合物中声学支和光学支之间存在一个很大的频率带隙,导致两个声学声子的能量要小于一个光学声子的能量,无法满足三声子散射的能量守恒要求,严重遏制了三声子散射几率.金刚石的高热导率主要来自其拥有极大的声学声子群速度.磷化硼虽然也拥有较大的声学声子群速度,但是其频率带隙比较小,无法有效遏制三声子散射,所以磷化硼的热导率小于砷化硼;尽管锑化硼的频率带隙与砷化硼相当,但是由于其拥有较小的声学声子群速度和较大的耦合矩阵元,导致锑化硼的热导率低于砷化硼.该研究为设计高热导率半导体材料提供了新的认识.     

磁场中与形变势相互作用的表面极化子的有效质量

近年来 ,磁场中极性晶体表面极化子的性质已引起人们的广泛关注。Ｌａｒｓｅｎ[1 ] 采用四级微扰法计算了磁场中二维极化子的基态能量。Ｗｅｉ等[2 ] 用格林函数方法研究了交界面磁极化子的回旋共振质量和频率。本文作者之一[3] 用线性组合算符讨论了磁场中表面极化子的性质。实际上 ,到目前为止 ,对表面磁极化子的研究 ,只限于考虑表面电子只与表面光学 (ＳＯ)声子和体纵光学 (ＬＯ)声子相互作用 ,而忽略了表面电子与表面声学 (ＳＡ)声子相互作用。对电子通过形变势与晶格声学振动相互作用形成的准粒子 声学形变势 (ＡＤＰ)极化子性质的研…     

半导体和金属表面的超快动力学

时间标度为Ps(微微秒)和fs(毫微微秒)的超快激光光谱在研究固体的动力学性质方面已经取得很大的进展.在体材料和人造层状结构材料(如超晶格)中,用这种方法已经细致地研究了各种弛豫和输运现象.但是直到最近,超快激光技术才应用于研究表面和界面的动力学现象,这是因为大多数光学技术对表面现象是不敏感的.以前要取得表面动力学过程情况的唯一手段是测量光谱线的线宽,这种实验取决于假定光谱线宽纯粹是由寿命加宽引起的.但是在固体中常常遇到光谱线的各种非均匀加宽,使得实验分析变得困难和复杂.所以,最好的方法就是采用时间过程的直接测量.…     

极性半导体的表面电子

有不少的极性半导休,电子与表面声学声子和体纵光学声子的耦合弱,但与表面光学声手的耦台强.本文同时考虑体纵光学声子、表面光学声子以及表面声学声予的影响,研究这类半导体的表面电予的性质,采用线性组合算符和拉格朗日乘子法,导出其有效哈密顿量和重正化质量。     

相干光学声子的操控以及对能量输运过程的影响

利用脉冲整形器生成双脉冲泵浦光,通过调整双脉冲的间隔时间,在不改变泵浦光能量密度的前提下,实现了相干光学声子的增强和完全消除,进而研究了相干光学声子对半导体能量输运过程的影响。实验直接验证了光学声子在超快能量输运过程的重要作用。相干光学声子增强时测量得到的热电子冷却以及晶格加热的特征时间均减小,因此激发相干光学声子可提高超快能量输运效率。当电子与晶格处于热平衡状态时,相干光学声子增强和消除前后反射信号的下降趋势相同,因此光学声子对热量输运没有显著影响。     

异侧非重叠三封闭端量子波导中的声子输运与热导

研究了异侧非重叠三封闭端量子波导中的声学声子传输和热导率性质.结果表明:由于激发模的产生,总传输系数在整数约化频率的时发生跳跃;各个激发模所产生的温度条件不一样,温度越高,被激发的模越多,并且高阶模对热导的影响较小;声子传输和热导性质与不连续结构的形状和位置有直接的关系,声子传输和热导性质对量子线的温度环境相当敏感.     

二维极化子在磁场中的基态能量

谐振子算符的代数运算方法被用于研究磁场中同时与表面光学声子及表面声学声子相互作用的二维电子。得到二维极化子在强磁场中直至四级微扰的基态能量以及它在任意强经磁场中的二级微扰基态能量表达式。结果发现,对磁场中二维极化子基态能量的影响中,表面声学声子有着与表面光学声子同样的甚至更为突出的贡献,是不容忽视的。 关键词：     

极性晶体中与形变势相互作用的表面极化子

有不少的极性晶体,电子与表面光学(SO)声子耦合强,但与表面声学(SA)声子耦合弱.研究电子与SO声子耦合强,与SA声子耦合弱的极性晶体中与形变势相互作用的表面极化子的性质.采用改进了的线性组合算符和微扰法导出了极性晶体中与形变势相互作用的表面极化子的有效哈密顿量.在计及电子在反冲效应中发射和吸收不同波矢的声子之间的相互作用时,讨论对表面极化子的有效哈密顿量、有效质量和有效相互作用势的影响.     

非线性电子输运中声学和光学声子的联合散射效应

本文简略地描述了一个处理恒定电场中非线性电子输运的新方法,并用它讨论强场中声学和光学声子的联合散射效应。我们发现,虽然当光学声子散射能力较强时有可能在电流-电场曲线中出现一段比较平坦的区域,原来只考虑光学声子散射时在高场下的电流饱和现象现在却消失了。对足够高的电流密度,声学声子总是重要的。 关键词：     

表面共振圆环结构对Si纳米线热传导的调控

利用声子的波动性,在纳米线表面引入共振结构,可以有效阻碍声子输运.为进一步优化共振结构,本文基于平衡态分子动力学(EMD)方法,研究表面共振圆环结构的高度和宽度对Si纳米线热输运性质的影响.结果表明：随着共振圆环高度的增加,Si纳米线的热导率逐渐减小,最大减幅可达61.9%.当高度达到2nm以后,热导率基本不再变化.共振圆环宽度则对热导率的影响较小.声子色散关系中出现的平带,证实了共振圆环引起的声子共振效应;最低共振频率的变化说明了共振圆环中的声子波长决定了共振圆环高度对纳米线热导率的最大影响程度.研究进一步发现,随着共振圆环高度的增加,声学支声子对热导率贡献的比重变小.本文研究结果对高效热电材料和隔热材料的微纳结构设计提供了一种新的思路.     

非线性光学 非线性光学概论

O437 2006043092激子-声子相互作用对三阶非线性光学性质的影响=Effects of exciton-phononinteraction onthird-order nonlin-ear optical properties[刊,中]/姚鸣(宁夏大学物理电气信息学院.宁夏,银川(750001)) ,朱卡的…∥光学学报.—2006 ,26(4) .—605-610在对激子不作任何近似的条件下,对强耦合激子-声子系统中非线性光学性质在理论上进行了研究,结果表明当信号光场频率与激子频率的失谐量等于光学声子的频率时,系统的非线性光学吸收和克尔系数显著增大,从而证明了激子-声子的强相互作用对介质的非线性光学性质的影响相当大。并且,与…     

Mo2C二维材料晶格热导率的第一性原理研究

Mo₂C是构建Mxene基器件的重要材料之一,对Mo₂C二维材料声子输运的理解非常必要.文章结合第一性原理方法和声子玻尔兹曼输运方程,研究了二维Mo₂C材料的晶格热导率.研究表明,室温下二维Mo₂C导热系数非常低,其锯齿方向和扶手椅方向的晶格热导率分别为7.20和5.04 W/mK.计算了声学振动和光学振动模式对晶格热导率的贡献,揭示总热导率主要由面内声学横波的振动模式所贡献.还进一步计算了声子群速度、声子弛豫时间、三声子散射空间和模式格林艾森参数,发现二维Mo₂C中的声子群速度和声子弛豫时间对晶格传输有重要的影响.     

异侧非重叠三封闭端量子波导中的声子输运与热导

研究了异侧非重叠三封闭端量子波导中的声学声子传输和热导率性质。结果表明：由于激发模的产生,总传输系数在整数约化频率的时发生跳跃;各个激发模所产生的温度条件不一样,温度越高,被激发的模越多,并且高阶模对热导的影响较小;声子传输和热导性质与不连续结构的形状和位置有直接的关系,声子传输和热导性质对量子线的温度环境相当敏感。     

强耦合激子-声子系统中的三阶非线性光学系数的理论计算

应用Dyson-Maleev变换,对强耦合激子—声子系统中非线性光学性质进行了理论研究.结果表明,当信号光场频率与激子频率的失谐量等于光学声子的频率时,系统的非线性光学吸收和克尔（Kerr）系数显著增大,从而证明了激子-声子的强相互作用对介质的非线性光学性质的影响相当大,并且当考虑激子偏离玻色子模型时,这种影响将进一步增大.     

边界条件对介电量子波导中声子输运性质的影响

运用散射矩阵方法，研究了Neumann边界条件和Dirichlet边界条件在低温下对结构不连续的纳米结构中的声学声子输运系数的影响.数值结果表明，当边界条件不同时，声学声子输运系数会有极大的不同；在一定的结构条件下，由于声子模与模的耦合作用，出现了共振透射和禁止频带.     

量子点调制的一维量子波导中声学声子输运和热导

利用散射矩阵方法,比较了被一维凸形量子点、凹形量子点调制的量子线中膨胀模的声子输运和热导性质. 研究结果表明: 声子的输运概率与热导受制于量子点几何结构,具有凸形量子点结构的量子线中声子输运概率与热导K_CV大于具有凹形量子点结构的量子线中声子输运概率与热导K_CC. 两者热导之比K_CV/K_CC依赖于一维量子点的具体结构,且随着温度及主量子线与量子点横截面的边长差Δ_SL的增加而增加. 两种具有不同散射结构的一维量子线中热输运性质的区别在于凸形量子点结构中膨胀模数量总是大于凹形量子点结构中膨胀模数量的缘故. 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

瞬态激光作用下的弛豫过程

概述了国内外在非平衡统计方面有关的理论和方法。着重介绍了中国科学院金属研究所在固体非平衡性质方面研究工作的一些新近进展，其中包括激光脉冲激发下的非平衡声子动态过程，一维链中非线性声子交互作用形成的孤子状激发，无序固体低温下声子输运的量子理论，瞬态激光作用下温度和长度变化的不同步效应。最后讨论了这方面今后应进行的理论和实验工作。     

强耦合表面极化子的激发能量

采用线性组合算符方法及幺正变换方法研究了电子与表面光学(SO)声子和体纵光学(LO)声子均为强耦合的表面极化子的激发态性质.计算了体系的有效哈密顿量、振动频率和体系由基态向第一激发态跃迁所需的激发能量.     

低温下多通道量子结构中的弹性声子输运和热导

利用弹性近似模型和散射矩阵方法,研究了低温下多通道量子结构中的弹性声学声子输运的性质. 计算结果表明,对于低频声学声子,只要通道的横向宽度相同,各通道中最低阶模的透射概率几乎不受其他结构参数的影响,且其数值都接近于0.25;而高频声学声子在各通道中的透射概率与结构参数密切相关,不同通道中的透射概率不同;当温度非常低时,各通道的热导都接近于量子化热导π²k²_BT/(3h)的四分之一;随着温度的升高,各通道的热导增减 关键词： 声学声子输运 热导 量子结构     

表面低配位原子对声子的散射机制

由于纳米结构具有极高的表体比,声子-表面散射机制对声子的热输运性质起到关键作用.提出了表面低配位原子对声子的散射机制,并且结合量子微扰理论与键序理论推导出该机制的散射率.由于散射率正比于材料的表体比,这种散射机制对声子输运的重要性随着纳米结构尺寸的减小而增大.散射率正比于声子频率的4次方,所以这种散射机制对高频声子的作用远远强于对低频声子的作用.基于声子玻尔兹曼输运方程,计算了硅纳米薄膜和硅纳米线的热导率,发现本文模型比传统的声子-边界散射模型更接近实验值.此发现不仅有助于理解声子-表面散射的物理机制,也有助于应用声子表面工程调控纳米结构的热输运性质.