非平衡格林函数方法处理声子、电子输运过程(一)

发布网友发布时间：2024-10-01 03:40

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热心网友时间：2024-10-06 06:54

非平衡格林函数方法在低维纳米器件中处理电子和声子输运的高效工具。器件尺寸小于电子或声子的平均自由程时，体系载流子波动性显著，量子输运占据主导地位。电子-电子、声子-声子间的相互作用可忽略，形成准弹道输运过程。

此方法基于量子场论，适用于低维纳米器件中的电子和声子输运问题。声子输运过程的描述涉及原子振动系统的哈密顿量，包括动能和势能项。在哈密顿量中，质量加权位移、动量等算符的引入对声子输运过程有重要影响。

双探针系统中，考虑电极与电极之间的相互作用忽略。通过势能对位移的泰勒展开，系统中的声子-声子相互作用在中心区域被忽略，简化为简谐近似下的哈密顿量。动力学矩阵描述原子间的相互作用，常数通过第一性原理方法求得。

声子从热源到冷源的透射过程可通过格林函数理论分析，定义非平衡声子格林函数，描述复平面时间内的线序中心区格林函数。透射谱和声子热流可通过格林函数求解。

声子热流的计算涉及Landauer-Büttiker公式和声子热导公式，反映热能从左端传递至右端的过程。纳米器件的尺度限制使得计算得到的是体系热导，而非热导率。忽略声子-声子相互作用意味着高温下的热导值相比实际值偏大。