超快激光诱导电子-声子非平衡下金属的自由电子性质：第一性原理研究
材料科学
2014-04-04 v2 强关联电子
摘要
利用密度泛函理论研究了多种固态金属（Al、Ni、Cu、Au、Ti 和 W）在超短激光辐照下的电子行为。皮秒时间尺度上极端非平衡的连续阶段在光学耦合和输运特性方面影响了受激材料的性质。由于这些通常基于自由电子经典理论进行建模，自由电子数是一个关键参数。然而，该参数的定义仍不明确，且未考虑其对电子温度的依赖性。本文通过第一性原理计算，在冷晶格中获得了电子温度从 10^-2 到 10^5 K 变化下的态密度。基于局域或离域电子态的概念，评估了涵盖大范围电子组态的一系列金属中随温度变化的自由电子数。随着电子温度的升高，我们观察到过渡金属电子结构的强烈调整。这些调整与局域 d 带中电子占据的变化有关，是通过电子屏蔽和有效电子-离子势的变化实现的。非平衡态密度对电子温度的依赖性影响了电子化学势、自由电子数、电子热容和电子压强。因此，我们计算并讨论了电子热力学性质，作为推导能量和输运性质的基础，以描述由快速激光作用引起的激发和弛豫现象。
引用
@article{arxiv.1403.5117,
title = {Free-electron properties of metals under ultrafast laser-induced electron-phonon nonequilibrium: A first-principles study},
author = {Emile Bévillon and Jean-Philippe Colombier and Vanina Recoules and Razvan Stoian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1403.5117},
year = {2014}
}