凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2024年2月13日
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标题: 电子-声子耦合对金属中热输运的影响:求解耦合电子-声子玻尔兹曼输运方程的蒙特卡罗方法
标题: Effect of electron-phonon coupling on thermal transport in metals: a Monte Carlo approach for solving the coupled electron-phonon Boltzmann transport equations
摘要: 在本工作中,通过第一性原理计算研究了电子-声子(e-ph)耦合对金属中电子和声子输运的影响。 开发了一种蒙特卡罗(MC)方法来求解耦合的电子-声子玻尔兹曼输运方程,以研究金属的热导率。 在此方法中,从第一性原理计算了各向异性电子能带结构、整个布里渊区内的声子色散以及电子和声子的模式依赖热弛豫时间。 使用此方法,在{\alpha }-U 和 Ag 中进行了不同温度下的耦合 e-ph 热输运蒙特卡罗模拟。 这两种材料被选为展示该方法在不同领域适用性的例子。 结果表明,由于声子散射引起的电子弛豫时间比由于电子散射引起的声子弛豫时间小几个数量级。 结果还表明,在声子热输运中,ph-e 散射的影响几乎可以忽略不计,ph-ph 散射主导声子输运。 在高温下,电子在{\alpha }-U 和 Ag 中主导热输运。 然而,在低温下,{\alpha }-U 的总热导率中声子贡献是显著的。 此外,在低到中等温度下,洛伦兹比偏离了 Sommerfeld 值,此时魏德曼-弗朗茨定律不适用。 最后,我们展示了 Ag 的电子热导率比其声子热导率表现出更强的尺寸效应。
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