書上說,光是電子釋放能量的主要形式之一,那麼電子釋放能量,還有哪些形式?

時間 2021-05-31 10:27:09

1樓:正版蘇蘇

以光的形式釋放能量,屬於 radiative decay, 那麼與之對應的當然就是 non-radiative decay啦。

而固體物理中,電子最主要的 non-radiative decay channel 就是 electron-phonon interaction。簡單的講,就是電子「撞」在晶格上,電子的動能轉變成了晶格振動的能量。

那麼乙個體系中電子溫度 遠大於聲子溫度 時,就會通過electron-phonon interaction的方式轉移能量直至兩者溫度趨向一致,這也可以叫Hot-electron effects。[F.C.

Wellstood, 1994, PRL]

這一效應的熱鬆弛速率可以簡單的表示為: [Philip B.Allen, 1987, PRL]

而 也是計算超導轉變溫度的關鍵因子。這個因子很容易能通過計算得到但是無法通過實驗直接測出。

測量這一過程的主要實驗手段之一就是time-resolved spectroscopy。乙個pump pulse把體系中的電子溫度提公升到幾千開爾文然後利用不同時間間隔的probe pulse探測。比如利用pump-probe nano-IR microscopy 激發石墨烯中的plasmon polaritons,探測polariton的波長從而得到某一時刻的Drude weight。

[G.X.Ni, 2016, Nature photonics]

最後描述一下graphene中載流子在pumping後的演化過程。

在pumping之前,電子和空穴有著相同的溫度和化學勢。在pumping後的0-30fs,電子和空穴處於non-Fermi-Dirac distribution(據我所知現在對這一狀態還所知甚少)。隨後的30-50fs中通過electron-electron interaction 和 electron-(optical)phonon interaction 電子和空穴分別達到了各自的Fermi-Dirac distribution,但是溫度遠高於晶格溫度。

在之後的幾ps中,電子通過electron-(acoustic)phonon interaction釋放能量,電子溫度趨向於晶格溫度,體系最終回到平衡。

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