論文の概要: Influence of higher order electron-phonon interaction on the electron-related lattice thermal properties of 2d Dirac crystal
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.18369v3
- Date: Sun, 12 May 2024 23:59:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-15 01:42:01.288688
- Title: Influence of higher order electron-phonon interaction on the electron-related lattice thermal properties of 2d Dirac crystal
- Title（参考訳）: 2dディラック結晶の電子関連格子熱特性に及ぼす高次電子-フォノン相互作用の影響
- Authors: Sina Kazemian, Giovanni Fanchini,
- Abstract要約: 短波長フォノンを考慮した2次元ディラック結晶におけるフォノン散乱速度とe-ph熱伝導率の正確な式を示す。
電子とフォノンの崩壊を含むEP-E*P*相互作用を二階のe-ph相互作用に組み込むことの重要性を強調した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: To understand the essential properties of Dirac crystals, such as their thermal conductivity, we require models that consider the interaction between Dirac electrons and dispersive acoustic phonons. The exceptionally high thermal conductivity in 2D Dirac crystals is attributed to near-ideal phonon quantum gases, while undesired limitations arise from electron-phonon (e-ph) interactions which have been shown to limit the thermal conductivity up to several microns away. The e-ph thermal conductivity is directly linked to the phonon scattering rate. Conventional calculations overlook phonons with short-dispersive wavelengths, rendering them inadequate for analyzing 2D Dirac crystals. The phonon scattering rate is typically calculated up to the first-order magnitude, considering 3-particle interactions involving the decay of an electron and phonon (EP-E*) to create a new electron. However, processes involving the decay of an electron and the creation of a new electron and phonon (E-E*P*) are neglected. In this study, we present an accurate expression for the phonon scattering rate and e-ph thermal conductivity in 2D Dirac crystals, accounting for short-dispersive wavelength phonons. We demonstrate the significance of the E-E*P* process even at room temperature in calculating the phonon scattering rate and e-ph thermal conductivity, particularly for first-order e-ph interactions. Furthermore, we emphasize the importance of incorporating second-order e-ph interactions, specifically the EP-E*P* interaction involving the decay of an electron and phonon and the creation of a new electron-phonon pair, to accurately determine the phonon scattering rate and e-ph thermal conductivity at high temperatures and low Fermi energies. This 4-particle interaction process plays a crucial role in characterizing these properties effectively.
- Abstract（参考訳）: 熱伝導率などのディラック結晶の本質的性質を理解するためには、ディラック電子と分散音響フォノンとの相互作用を考えるモデルが必要である。
2次元ディラック結晶の非常に高い熱伝導度は、準理想のフォノン量子ガスによるものであるが、望ましくない制限は電子-フォノン相互作用(e-ph)によって生じる。
e-ph熱伝導率はフォノン散乱率に直接関連している。
従来の計算では短波長のフォノンを見落とし、2次元ディラック結晶を解析するには不十分である。
フォノン散乱速度は、電子とフォノン(EP-E*)の崩壊を含む3つの粒子相互作用を考慮すると、通常1階の大きさまで計算される。
しかし、電子の崩壊と新しい電子とフォノン(E-E*P*)の生成を含む過程は無視される。
本研究では,2次元ディラック結晶におけるフォノン散乱速度とe-ph熱伝導率について,短波長フォノンを考慮した正確な式を示す。
フォノン散乱率とe-ph熱伝導率を計算する場合, 室温でもE-E*P*過程の意義を示す。
さらに,電子とフォノンの崩壊に伴うEP-E*P*相互作用と新しい電子-フォノン対の生成を二階のe-ph相互作用,特にEP-E*P*相互作用を取り入れることの重要性を強調し,高温・低フェルミエネルギーにおけるフォノン散乱速度とe-ph熱伝導率を正確に決定する。
この4粒子相互作用プロセスは、これらの特性を効果的に特徴づける上で重要な役割を果たす。
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