論文の概要: A coarse-grained description of anharmonic lattice environments affecting the quantum dynamics of charge carriers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.02459v1
- Date: Wed, 3 Apr 2024 05:02:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-04 18:29:43.568069
- Title: A coarse-grained description of anharmonic lattice environments affecting the quantum dynamics of charge carriers
- Title(参考訳): 電荷キャリアの量子力学に影響を及ぼす不調和格子環境の粗い記述
- Authors: Kuniyuki Miwa, Souichi Sakamoto, Ken Funo, Akihito Ishizaki,
- Abstract要約: 格子の柔らかさは凝縮物質系における電荷キャリアのダイナミクスに大きな影響を及ぼす。
最近の研究は、格子振動のクォート的不調和性の寄与を示唆している。
2つの安定状態を持つ環境の影響下で量子力学を記述する理論を提案する。
- 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: Lattice softness has a significant impact on charge carrier dynamics in condensed matter systems, contributing to the emergence of various properties and functions. Examples include the remarkable carrier lifetimes and defect tolerances of hybrid organic-inorganic perovskites. Recent studies suggest the contribution of quartic anharmonicity of the lattice vibrations. The quartic anharmonicity can be discussed with a double-well potential, and the transition between the two minima can be coarse-grained as a two-state jump stochastic process. Such a stochastic approach is typically employed to describe dynamic fluctuations introduced into a system by two-state transitions in the surroundings. To investigate charge transport in materials, however, it is crucial to describe not only the fluctuations but also the dynamic lattice distortion associated with charge transport. Therefore, there is a need for a theory to describe the charge carrier dynamics proceeding alongside the lattice distortion dynamics. In this study, we present a theory that describes quantum dynamics under the influence of an environment with two stable states, termed a bistable environment. The theory describes the effects of fluctuations and dissipation induced from the bistable environment in a reasonable manner, and the effects exhibit a different temperature dependence than the widely employed Gaussian environment. The physical implication of this temperature dependence is provided in terms of the environmental dynamics. The results of this study are expected to provide a step forward in describing charge carrier dynamics in materials with lattice softness and pronounced lattice anharmonicity, e.g., hybrid organic-inorganic perovskites. Moreover, these findings represent an advancement in our understanding of and capacity to predict and control the physical properties and functions of these materials.
- Abstract(参考訳): 格子の柔らかさは凝縮物質系の電荷キャリアダイナミクスに大きな影響を与え、様々な性質や関数の出現に寄与する。
例えば、キャリア寿命とハイブリッド有機-無機ペロブスカイトの耐障害性がある。
最近の研究は、格子振動のクォート的不調和性の寄与を示唆している。
クォートアンハーモニック性はダブルウェルポテンシャルで議論でき、2つのミニマ間の遷移は2状態のジャンプ確率過程として粗い粒度にすることができる。
このような確率的アプローチは、周囲の2状態遷移によってシステムに導入された動的変動を記述するために一般的に用いられる。
しかし, 物質中の電荷輸送を調べるためには, 電荷輸送に伴うゆらぎだけでなく, 動的格子歪みも記述することが重要である。
したがって、格子歪み力学とともに進行する電荷キャリアダイナミクスを記述する理論が必要である。
本研究では、2つの安定な状態を持つ環境の影響下で量子力学を記述する理論をバイスタブル環境と呼ぶ。
この理論はバイスタブル環境から引き起こされる変動と散逸の影響を合理的に記述し、その効果は広く用いられているガウス環境とは異なる温度依存性を示す。
この温度依存性の物理的意味は、環境力学の観点から説明される。
本研究は, ハイブリッド有機-無機ペロブスカイト系材料における荷電担体ダイナミクスを, 格子軟性および顕著な格子不調和性を有する材料, 例えばハイブリッド有機-無機ペロブスカイトで記述する上での一歩として期待できる。
さらに,これらの知見は,これらの材料の物性や機能を予測するための理解と能力の進歩を表している。
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