【solid-to-solid transition】9.Medvedev 2013

  • 标题
    飞秒紫外激光脉冲激发下,半导体的非热相变。

  • 摘要
    采用了比较新的理论方法,研究飞秒尺度下,自由电子激光激发半导体的电子-离子非平衡态动力学过程。本方法用了蒙特卡洛方法来处理光子吸收、高能电子,核-空穴动力学和驰豫过程。在价带、导带上的低能电子用于温度方程来描述,这个方程是基于能量、高能电子、原子的交换来定义的。基于紧束缚理论计算势能面、电子带结构的改变。这种组合方法非常适合用于研究XUV问题。我们发现在这种情况下,金刚石转变成了石墨。

大致可以概括一下方法,本文做的是理论,用的是蒙卡、MD、紧束缚理论。

  • 结论
    瞬时的电子状态:高激发态下的电子,用MC方法,通过单个粒子的事件模拟;价带、导带内的低能量电子,用占据瞬时电子带结构的电子温度来描述。
    晶格动力学用的是Parrinello-Rahman MD来做的,在紧束缚理论的基础上,每步更新势能面。这是基于瞬态电子价带结构的,与电子分部、原子位置有关。
    我们用这个混合模型来研究固体金刚石。发现,金刚石发生了一个超快的、非热的石墨化,在几十飞秒内就结束了。接着晶格温度上升到“石墨化”温度。相变的时间尺度与电子驰豫时间是相差无几的。此时,我们可以总结出,非热相变是固体在超快电子激发下的很主要的及机制。计算的石墨化阈值也有一个结果。

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