Electron-phonon coupling: a tutorial
- W. Hübner, C. D. Dong, and G. Lefkidis
University of Kaiserslautern and Research Center OPTIMAS, Box 3049, 67653 Kaiserslautern, Germany
Electron-phonon coupling: a tutorial W. Hbner, C. D. Dong, and G. - - PowerPoint PPT Presentation
Electron-phonon coupling: a tutorial W. Hbner, C. D. Dong, and G. Lefkidis University of Kaiserslautern and Research Center OPTIMAS, Box 3049, 67653 Kaiserslautern, Germany Targoviste, 29 August 2011 Outline 1. The harmonic oscillator real
University of Kaiserslautern and Research Center OPTIMAS, Box 3049, 67653 Kaiserslautern, Germany
2 2 2 2 2
1 2
2 2
'' 2
'' 2
2 2 2 2 4 2 2 2 2
2 2
m y
2 2
'' 2 2 2 2 2 2 4
m y m y y
5 10
5 10
''
2
y
2 2
y
'' '
5 10
0.5 1.0
n n n
2
n n n n n
2 2
n n n
2 2
m n m n m n
2
n n
2
n n n n
2 2
2 4 2 2 2 4 3 5 1 3 5
n y y n n n
2 4 3 5 1
(1 2 ) (1 2 ) (4 1 2 ) (2 1 2 ) (2 1 2 ) (6 1 2 ) ( ) 1 (0 2)(0 1) (0 2)(0 1) (2 2)(2 1) (1 2)(1 1) (1 2)(1 1) (3 2)(5 1) y y y y u y C C y
n
0( )
1( )
2 2( )
3 3
2 4 4
2 2 2
1 2 1 2
1 2 1 2
1
n
n
*
n
*
n n
*
n n
2 n
2 n
1 2 i n
1 2
1 2
1 2 1 2 1 2
1 2 1 2 ', 1
n n
1 2 1 2 ', 1
n n
1 2
1 2
1 2 1 2 1 2
1 2 1 2 1 2
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
s p s p s p
2 2
s p s p s p
( ) i s p Ka i t s p
2 ( )
isKa i t i s p Ka isKa i t p p
2
ipKa p p
2
ipKa ipKa p p
2
p p
2
p p
2 1
2 2 1 1 2 1
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 K 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 w
1 2 3 4 5 6 K
0.2 0.4 wK, dwdK
2 1 1 2
s s s s
2 2 1 2
s s s s
isKa i t s
isKa i t s
2 1
iKa
2 2
iKa
2 1 2 2
iKa iKa
2 1 2
2 2 2 1 2
p e ei
q q
p q q
2 2
i e i ij ij
ei i ei i j i ij
ei ei q
ei ei q
(0)
j
iq R iq r ei j q j
(0)
1 2 1 2
j q G q G
iq R j q G q G j G G q G
( ) 1 2 ,
q q
ir q G ei q q G q
3 1 2 ,
q q
ep ei q q G q
1 2
ei q q G q
1 2 ,
q q
ep q G q G
1 2
i i q q q q
iq r iG r p ep q q G q i G
2 3 ( ) 3 ( )
ir q G ir q G i
2 3 ( )
ir q G i
1 2
i q q q q
iq r q q i q i
iG r q q G G
2 2
i q q
q iq r q q q i q
1 2 0
q q
n q
2 2
i
q iq r q q q q i q
1 2
i
q iq r q q i q
* 1 2
i
q iq r q q i q
1 2
q q
ep q q
k ijk ij ij
1 2
i q q
j iq r i ij i j j i q j i q
1 2
q q
iq r q q
1 2
q q
ep q q
1 2
iq r k k q q k
q q q
q q
q q
1 2 ˆ
q q
q q LO
1 2
q q
iq r q LO
iq r q q
3 2 3 2
iq r R LO LO
2
R
2 2
LO
2 2
2 2
LO
1 2
q q
ep q
2 2
LO
2 1 2
q q q q
p p p q p p q q
3 2 2 1 2
1 2 2
2 1 2
q q q q
iq r q q
1 2
j
ikR j k j
q q q q
q k k k k q k q k kq
ik k
(1) 2
q F q F k k q RS q q q k k q k k q
S S
j q q
iqR q j jq q
q q
j j j j j j q j
2 q q q
j q q
iqR q j q q
q q
j q j
j j j j j
2 2 2 (0)
j i ei i ii i i ij i j i j
2 2 (0) (0) (0)
i e ei i ii i i ij i j
(0)
e p ep
2 (0) (0)
p
(0) ep ei i j
ii
(0)
1 2
ik R k k i
(0)
1 2
ik R k k i
p k k k k k
(0) (0) (0) (0)
(0) (0)
1 1 2
ik R ik R ik R ik R G
k e e e e R R G k G
3 iq R
2 2 ii i
2 2 3 5
i
2 2 2
i
2
k
1 2
k k
k k k
k k
p k k
1 2 ,
q q
i G q r ep q G
1 2
q ei k
' '
1 2 '
q q q q
q p q p q k k k k q k k q k q k qkp nq k
2 2
q eff i
q i
(0) 2 (0)
2 2 2 2
q q q s q
q D s q D
, ' , ' ', ' , ' '
p p p p q p q p p p qp p
, ,
p p
, , , ' , ' ', ' , ' '
p p p p p q p p qp
, , , ,
p p p p
, , , ,
p p p p
' , ' ', ' , , ' '
p p q p p q p qp
, ' ' ', , ', ' ,
p p q p p q p p q
, ' ' , ', ' , ',
p p q p q p p q p
' , ' ', ' , , ' '
1 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ') ( ) , ' ,0 , '
p q p p q p p q qp q
V q T C C C C V q G p n F p q F p v v
q
2 2
ip n p
p p
p q q p q
1 2 2 2
2
D D
p q F
1 2 2 2 2 1 ln 0 ln
D
D F
N V F
1
F
N V g D
1
F
N V c D
g c