迈向材料中电子与原子振动耦合超快动力学的精确模拟
材料科学
2021-05-05 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
超快光谱学能够在短时间尺度上探测电子和原子核的动力学，从而揭示材料中的非平衡现象。然而，用于解释这些实验的精确计算方法的发展却相对滞后，因为广泛采用的模拟方案被局限于亚皮秒时间尺度，或采用了缺乏定量精度的简化相互作用。在此，我们展示了一种精确方法，能够以飞秒时间分辨率获取长达数十皮秒的非平衡电子和原子振动（声子）的时间依赖布居数。通过将第一性原理的电子-声子和声子-声子相互作用与用于对耦合的电子和声子 Boltzmann 方程进行时间步进的并行数值方案相结合，我们的方法为受激材料中的散射机制提供了前所未有的微观洞察。以石墨烯为案例研究，我们演示了超快电子和声子动力学、瞬态光学吸收、结构快照和漫散射 X 射线散射的计算。我们的第一性原理方法为材料中超快动力学的定量原子尺度模拟铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2009.07958,
title = {Toward precise simulations of the coupled ultrafast dynamics of electrons and atomic vibrations in materials},
author = {Xiao Tong and Marco Bernardi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.07958},
year = {2021}
}