硅晶体中核退聚离单电子-空穴对离子化产率的分子动力学模拟
天体物理仪器与方法
2025-11-17 v2 材料科学
摘要
我们开发了一种新方法，利用分子动力学模拟评估晶体硅中核退聚离的离子化产率。该方法使我们能够在无需参数化的情况下进行原子尺度的传输分析。我们彻底调查了从20 eV 到10 keV 的核退聚能范围内的 quenching factors。该工作在尤其是针对最小能量 regime 的现有研究中实现了与实验数据高度一致的结果，达到了单电子-空穴对的水平。这项工作提供了关于 quenching factor 关键且根本分布的证据，这种分布可与传输现象所基于的碰撞相互作用相关联。我们发现，实验数据中观察到的在 4 keV 以下的 quenching factor 差异主要归因于晶格束缚效应和特定晶体结构。在约100 eV 以下，quenching factor 显示出渐变的函数关系，表明其受目标材料晶体学取向的影响。从分布角度看，我们的分析允许确定暗物质 nucleon 弹性散射通道的最小排除质量为 0.29 GeV/c²，从而显著提升了亚 GeV/c² 质量区域的灵敏度。
关键词
引用
@article{arxiv.2506.03810,
title = {Molecular Dynamics Simulations on Nuclear Recoils in Silicon Crystals towards Single Electron-Hole Pair Ionization Yields},
author = {Chang-Hao Fang and Shin-Ted Lin and Shu-Kui Liu and Henry Tsz-King Wong and Hao-Yang Xing and Li-Tao Yang and Qian Yue and Jing-Jun Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.03810},
year = {2025}
}
备注
7 pages, 5 figures, revised manuscript