狄拉克半金属Cd$_3$As$_2$中由极性光学声子引起的热电子冷却

在三维狄拉克半金属（$3$DDS）Cd$_3$As$_2$中，考虑热声子效应，发展了由极性光学声子引起的热电子冷却功率$P_{\rm op}$的理论。研究了热声子分布$N_q$和$P_{\rm op}$随电子温度$T_e$、电子密度$n_e$和声子弛豫时间$\tau_p$的变化。发现$P_{\rm op}$在较低（较高）温区随$T_e$快速（缓慢）增加。而$P_{\rm op}$随$n_e$增加弱减弱。将结果与Cd$_3$As$_2$半导体中三维电子气（$3$DEG）的情形作了比较。发现热声子效应显著降低了$P_{\rm op}$，且在3DDS Cd$_3$As$_2$中比在Cd$_3$As$_2$半导体中更强。$P_{\rm op}$还与由声学声子引起的热电子冷却功率$P_{\rm ac}$作了比较。我们发现从低$T_e$下$P_{\rm ac}$主导的冷却到较高$T_e$下$P_{\rm op}$主导的冷却发生了交叉。该交叉发生的温度随$n_e$增大向更高值移动。此外，讨论并估算了热电子能量弛豫时间$\tau_e$。