論文の概要: Charge transport limited by nonlocal electron-phonon interaction. I. Hierarchical equations of motion approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.05054v1
• Date: Thu, 09 Jan 2025 08:25:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-10 13:58:02.864234
• Title: Charge transport limited by nonlocal electron-phonon interaction. I. Hierarchical equations of motion approach
• Title（参考訳）: 非局所電子-フォノン相互作用による電荷輸送 I. 運動アプローチの階層方程式
• Authors: Veljko Janković,
• Abstract要約: 相関関数は階層的な運動方程式から得ることができることを示す。 一次元ピエルスモデルにおけるキャリアの数値的正確な運動量を計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Studying charge transport in models with nonlocal carrier-phonon interaction is difficult because it requires finite-temperature real-time correlation functions of mixed carrier-phonon operators. Focusing on models with discrete undamped phonon modes, we show that such correlation functions can be retrieved from the hierarchical equations of motion (HEOM), although phonons have been integrated out. Our procedure relies on the explicit expression of HEOM auxiliaries in terms of phonon creation and annihilation operators. It reveals that the auxiliaries describe multiphonon-assisted carrier transitions induced by genuine many-phonon correlations, from which lower-order correlations are subtracted according to the finite-temperature Wick's theorem. Applying the procedure to our recently developed momentum-space HEOM method featuring a specific hierarchy closing, we compute the numerically exact dynamical mobility of a carrier within the one-dimensional Peierls model. The carrier mobility at moderate temperatures decreases with increasing interaction, whereas high temperatures see the opposite trend, reflecting the prevalence of the phonon-assisted current over the purely electronic band current. The pronounced finite-size effects and HEOM instabilities delimit the range of applicability of our approach to moderate interactions, moderate to high temperatures, and not too fast phonons. Importantly, this range comprises the values relevant for charge transport in crystalline organic semiconductors, and we present and discuss the corresponding numerically exact results in a companion paper.
• Abstract（参考訳）: 非局所キャリアフォノン相互作用を持つモデルにおける電荷輸送の研究は、混合キャリアフォノン作用素の有限温度リアルタイム相関関数を必要とするため困難である。 離散的な非破壊フォノンモードを持つモデルに着目し、このような相関関数を階層的な運動方程式(HEOM)から取り出すことができるが、フォノンは統合されている。 我々の手順は、フォノン生成および消滅演算子の観点から、HEOM補助体の明示的な表現に依存している。 補助体は、真の多フォノン相関によって誘導されるマルチフォノンアシストキャリア遷移を記述しており、そこから有限温度ウィックの定理に従って下位階の相関が減じられる。 近年開発された運動量空間HEOM法の適用により, 1次元ピエルスモデル内でのキャリアの数値的正確な動的移動率を計算する。 中程度の温度でのキャリアモビリティは相互作用の増加に伴って低下するが、高温では逆の傾向が見られ、純粋な電子バンド電流に対するフォノンアシスト電流の出現を反映している。 有限サイズ効果とHEOM不安定性は、我々のアプローチの適度な相互作用、中程度から高温への適用範囲を減らし、速すぎるフォノンではない。 重要なことに、この範囲は、結晶性有機半導体の電荷輸送に関する値を含み、対応する数値的正確な結果について論文で述べ、議論する。

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