Many-body theory of phonon-induced spin relaxation and decoherence
Many-body theory of phonon-induced spin relaxation and decoherence
复制标题
声子引起的自旋弛豫和退相干的多体理论
DOI：
10.1103/physrevb.106.174404
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发表时间：
2022
影响因子：
3.7
通讯作者：
Bernardi, Marco
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Park, Jinsoo;Luo, Yao;Zhou, Jin-Jian;Bernardi, Marco
第一性原理计算能够准确预测电子相互作用和动力学。然而，计算电子自旋动力学仍然具有挑战性。自旋-轨道相互作用导致了各种与声子耦合的动力学现象，如自旋进动和自旋翻转ph散射，这些都是目前第一性原理计算难以描述的。在这项工作中，我们展示了一个严格的框架来研究声子诱导的自旋弛豫和退相干，通过计算自旋-自旋相关函数和它的顶点修正由于ph相互作用。我们将这种方法应用到一个模型系统，并开发相应的第一性原理计算自旋弛豫GaAs。我们的顶点校正形式主义捕获的Elliott-Yafet，Dyakonov-Perel，和强进动机制，三个独立的自旋退相干制度，具有不同的物理起源，从而统一他们的理论处理和计算。我们的方法是通用的，使自旋弛豫，退相干，并在广泛的材料和设备的运输的定量研究。
First-principles calculations enable accurate predictions of electronic interactions and dynamics. However, computing the electron spin dynamics remains challenging. The spin-orbit interaction causes various dynamical phenomena that couple with phonons, such as spin precession and spin-flip-ph scattering, which are difficult to describe with current first-principles calculations. In this work, we show a rigorous framework to study phonon-induced spin relaxation and decoherence, by computing the spin-spin correlation function and its vertex corrections due to-ph interactions. We apply this approach to a model system and develop corresponding first-principles calculations of spin relaxation in GaAs. Our vertex-correction formalism is shown to capture the Elliott-Yafet, Dyakonov-Perel, and strong-precession mechanisms—three independent spin decoherence regimes with distinct physical origins—thereby unifying their theoretical treatment and calculation. Our method is general and enables quantitative studies of spin relaxation, decoherence, and transport in a wide range of materials and devices.
DOI：
10.3390/condmat3020018
发表时间：
2018-04
期刊：
arXiv: Mesoscale and Nanoscale Physics
影响因子：
--
作者：
Manuel Offidani;R. Raimondi;Aires Ferreira
通讯作者：
Manuel Offidani;R. Raimondi;Aires Ferreira
使用 Wannier 函数从头算电子缺陷相互作用
影响因子：
9.7
作者：
Lu, I-Te;Park, Jinsoo;Zhou, Jin-Jian;Bernardi, Marco
通讯作者：
Bernardi, Marco
影响因子：
64.8
作者：
Noiri, Akito;Takeda, Kenta;Tarucha, Seigo
通讯作者：
Tarucha, Seigo