非辐射多声子跃迁理论的发展与前沿:从物理思想到第一性原理计算OA
多声子跃迁作为固体物理中重要的电声耦合现象,深刻影响半导体材料和器件的性能.对于深能级缺陷主导的材料体系,非辐射多声子跃迁既是限制半导体光电器件性能的物理瓶颈,也是实现特定功能的必要机制.基于此,本文系统性地梳理非辐射多声子跃迁理论的发展脉络与前沿进展.1950年黄昆与Avril Rhys基于绝热模型首次建立该理论的量子力学框架,历经与静态耦合模型长达三十年的争鸣,黄昆先生最终证明二者的物理等效性,为理论的现代化发展奠定坚实基础.进入21世纪,借助第一性原理计算的强大能力和计算策略的革新,精确的“从头算”不仅深化物理认知,揭示由激发态和亚稳态主导的非辐射复合路径,同时推动理论向包含非谐效应与声子重整化等真实物理的方向演进.目前,研究正从计算跃迁速率转向模拟实时过程,通过非绝热分子动力学方法将自旋、极化子、激子以及核量子效应等物理过程纳入统一的理论模型.研究不仅为深能级缺陷的复杂动力学提供清晰的物理图像,同时为高性能半导体器件的设计和制造提供坚实的理论指导.
袁嘉怡;张陈;崔钰;邓惠雄
中国科学院半导体研究所,半导体芯片物理与技术国家重点实验室,北京100083 中国科学院大学,材料科学与光电工程中心,北京100049中国科学院半导体研究所,半导体芯片物理与技术国家重点实验室,北京100083 中国科学院大学,材料科学与光电工程中心,北京100049中国科学院半导体研究所,半导体芯片物理与技术国家重点实验室,北京100083 中国科学院大学,材料科学与光电工程中心,北京100049中国科学院半导体研究所,半导体芯片物理与技术国家重点实验室,北京100083 中国科学院大学,材料科学与光电工程中心,北京100049
数理科学
非辐射多声子跃迁缺陷物理第一性原理计算
《物理学报》 2026 (8)
P.21-38,18
国家重点研发计划(批准号:2024YFA1409700)国家自然科学基金(批准号:62425406,62504221,12504286)中国科学院战略先导科技专项(批准号:XDB0460000)中国科学院青年科学家基础研究项目(批准号:YSBR-026)中国科学院青年创新促进会(批准号:Y2021042)资助的课题。
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