高电场下的第一性原理电子动力学：速度-电场曲线的精确预测
材料科学
2021-09-29 v1
摘要
外电场中的电子动力学支配着固态电子器件的行为。第一性原理计算能够精确预测低电场中的电荷输运。然而，由于缺乏准确且广泛适用的方法，高场电子动力学的研究仍然难以开展。本文发展了一种高效方法，求解同时包含电场项与第一性原理电子-声子碰撞的实时玻尔兹曼输运方程。这些模拟提供了时域中依赖于电场的电子分布，使我们能够研究从低到高（>10 kV/cm）电场中的瞬态与稳态输运。我们通过计算 Si、GaAs 与石墨烯中的非平衡电子占据与速度-电场曲线展示了方法的广泛能力，获得与实验定量一致的结果。我们的方法揭示了高电场输运的微观细节，包括主导散射机制与谷占据动力学。我们的结果展示了从低到高电场中电子动力学的定量准确计算，对功率与微电子、光电子及传感具有广泛应用。
引用
@article{arxiv.2109.01225,
title = {Ab initio electron dynamics in high electric fields: accurate predictions of velocity-field curves},
author = {Ivan Maliyov and Jinsoo Park and Marco Bernardi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.01225},
year = {2021}
}
备注
7 pages, 4 figures