通过非谐耦合激发体相与表面声子的非平衡路径
介观与纳米尺度物理
2024-03-08 v3
摘要
在固态材料的脉冲光激发下，从受激电子系统到晶格自由度的非平衡能量流动通常发生在几皮秒内。此处我们将生长在 Si(001) 上的薄 Bi 膜表面识别为一个额外的子系统，其激发慢得多，时间尺度为 100 ps，这是由体相与表面声子色散关系不匹配导致的退耦引起的。声子系统间的非谐耦合提供了激发路径，其表现出 1/T 依赖性，导致在更高温度下表面激发加速。来自 Bi 体相晶格热导率的声子 Umklapp 过程提供了定量依据。三温度模型模拟揭示了直至纳秒量级的显著非平衡状态：初始时表面比体相冷，该情形在冷却过程中反转，表面将能量回馈至体相声子系统。
引用
@article{arxiv.2310.15740,
title = {Non-Equilibrium Pathways for Excitation of Bulk and Surface Phonons through Anharmonic Coupling},
author = {C. Brand and V. Tinnemann and A. Hanisch-Blicharski and M. Tajik and J. D. Fortmann and A. Kaßen and F. Thiemann and M. Horn-von Hoegen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.15740},
year = {2024}
}