具有纯非谐性的核量子效应与硅的反常热膨胀
材料科学
2018-08-14 v4
摘要
尽管硅在现代技术中应用广泛，但其独特的热膨胀特性尚未被充分理解。将声子调整为特定温度下的特定体积的准谐近似已成为模拟热膨胀的公认方法，但在微观机制方面给出了模棱两可的解释。为了测试原子机制，我们在 100-1500K 范围内对硅单晶进行了非弹性中子散射实验，以测量声子频率的变化。我们最先进的从头算计算完全考虑了声子非谐性和核量子效应，复现了单个声子随温度变化的频移，而准谐频移大多符号相反。令人惊讶的是，发现公认的准谐模型预测热膨胀是由于各个声子贡献的偶然抵消所致。
引用
@article{arxiv.1610.08737,
title = {A nuclear quantum effect with pure anharmonicity and the anomalous thermal expansion of silicon},
author = {D. S. Kim and O. Hellman and J. Herriman and H. L. Smith and J. Y. Y. Lin and N. Shulumba and J. L. Niedziela and C. W. Li and D. L. Abernathy and B. Fultz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.08737},
year = {2018}
}