用于声子反射、透射与边界散射数值模拟的原子级S矩阵方法

通过界面控制声子散射对于调控复合材料和半导体纳米结构中的热传导至关重要。然而，限制我们理解弹性声子散射的因素之一是缺乏一种计算高效的方法，以考虑界面的原子级构型与精确体声子色散的方式来描述该现象。基于用于弹道声子输运的原子级格林函数(AGF)技术，我们构建了原子级S矩阵方法，将体声子模作为散射通道，并能确定单个双声子过程的数值精确散射振幅，从而能够对声子透射和反射谱以及声子散射镜面性的方向依赖性进行高度细致的分析。我们的公式中给出了单个声子反射、吸收和透射系数的显式表达式。这种基于AGF的S矩阵方法通过以下研究得以说明：(1)两个同位素不同但结构相同的碳纳米管连接处的声子散射；(2)石墨烯中锯齿形和扶手椅形边缘处的声子边界散射。特别地，我们揭示了边缘手性对声子散射镜面性的作用，并解释了为何理想扶手椅边缘的镜面性会降低。该方法的运用可为声子散射与界面原子结构之间的关系提供新的见解。