論文の概要: Charge transport limited by nonlocal electron-phonon interaction. II. Numerically exact quantum dynamics in the slow-phonon regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.05055v1
• Date: Thu, 09 Jan 2025 08:25:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-10 13:58:02.207526
• Title: Charge transport limited by nonlocal electron-phonon interaction. II. Numerically exact quantum dynamics in the slow-phonon regime
• Title（参考訳）: 非局所電子-フォノン相互作用によって制限された電荷輸送 II. スローフォノン状態における数値的正確な量子力学
• Authors: Veljko Janković,
• Abstract要約: 断熱限界付近の1次元ピエルスモデルにおけるキャリア輸送について検討した。 過渡的局所化シナリオ (TLS) はHEOM力学を高温および強い相互作用において非常によく近似する。 この適度な状態における我々の発見はTLSの限界を示し、最も先進的な量子古典シミュレーションの結果を支持する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Transport of charge carriers in mechanically soft semiconductors is mainly limited by their interaction with slow intermolecular phonons. Carrier motion exhibits a crossover from superdiffusive to subdiffusive, producing a distinct low-frequency peak in the dynamical-mobility profile. These features can be understood within approaches relying on the timescale separation between carrier and phonon dynamics, such as the transient localization scenario (TLS). However, recovering them from fully quantum dynamics has proved elusive. Using the hierarchical equations of motion (HEOM)-based approach exposed in a companion paper, we study carrier transport in the one-dimensional Peierls model near the adiabatic limit. We find that the TLS approximates HEOM dynamics very well at higher temperatures and for stronger interactions. Then, the transport is predominantly phonon-assisted, and turns diffusive from the subdiffusive side well before one phonon period. In contrast, the band current dominates at moderate temperatures and interactions, relevant for transport in realistic materials. We then conclude that the super-to-subdiffusive crossover is transient, so that the diffusive motion sets in from the superdiffusive side after a couple of phonon periods. The low-frequency dynamical mobility then additionally exhibits a dip at approximately one phonon frequency, and the zero-frequency peak. Our findings in this moderate regime show limitations of the TLS, and support the results of the most advanced quantum-classical simulations. We expect that the qualitative differences between HEOM and TLS dynamics would diminish for a more realistic phonon density of states.
• Abstract（参考訳）: 機械的軟質半導体における電荷キャリアの輸送は、主に遅い分子間フォノンとの相互作用によって制限される。 キャリア運動は超拡散性から亜拡散性へと交差し、動的運動プロファイルにおいて顕著な低周波ピークを生み出す。 これらの特徴は、過渡的ローカライゼーションシナリオ(TLS)のようなキャリアとフォノン力学の時間スケールの分離に依存するアプローチで理解することができる。 しかし、完全に量子力学からそれらを取り戻すことは明らかである。 共用紙に露出した階層型運動方程式 (HEOM) に基づくアプローチを用いて, 断熱限界近傍の1次元ピエルスモデルにおけるキャリア輸送について検討した。 TLSはHEOMの力学を高温および強い相互作用で非常によく近似する。 その後、輸送は主にフォノンを補助し、1つのフォノン周期よりずっと早く拡散側から拡散する。 対照的に、バンド電流は適度な温度と相互作用で支配的であり、現実的な物質の輸送に関係している。 そして、超拡散的交叉は過渡的であると結論し、数回のフォノン周期の後、超拡散的側から拡散的運動が入ってくる。 低周波力学移動度は、約1つのフォノン周波数と0周波ピークのディップを付加する。 この適度な状態における我々の発見はTLSの限界を示し、最も先進的な量子古典シミュレーションの結果を支持する。 HEOMとTLSの力学の質的な差異は、より現実的な状態のフォノン密度において減少すると予想する。

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