非平衡电声子动力学的动态模态分解：加速第一性原理实时玻尔兹曼方程
材料科学
2023-11-14 v1
摘要
由电子-声子（e-ph）相互作用主导的非平衡动力学在电子器件与光谱学中起关键作用，并且是理解材料中电子激发的核心。基于第一性原理计算碰撞过程的实时玻尔兹曼输运方程（rt-BTE）能够描述电子与原子振动（声子）的耦合动力学。然而，这些模拟的一个瓶颈是在每个时间步于稠密动量网格上计算 e-ph 散射积分。本文展示一种基于动态模态分解（DMD）的数据驱动方法，可加速 rt-BTE 的时间推进并识别主导电子过程。我们将该方法应用于两个案例研究：高场电荷输运与超快激发电子弛豫。在两种情形下，仅模拟约 10% 动力学时长的短时间窗口，便足以利用 DMD 外推从初始激发预测至稳态的动力学。对从 DMD 提取的动量空间模态的分析揭示了支配电子弛豫至稳态或平衡的微观机制。精度与效率的结合使我们的基于 DMD 的方法成为研究广泛材料中超快动力学的宝贵工具。
引用
@article{arxiv.2311.07520,
title = {Dynamic mode decomposition of nonequilibrium electron-phonon dynamics: accelerating the first-principles real-time Boltzmann equation},
author = {Ivan Maliyov and Jia Yin and Jia Yao and Chao Yang and Marco Bernardi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.07520},
year = {2023}
}