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Enregistrement W4361270207 · doi:10.1103/physrevb.107.115173

Effect of spin-orbit coupling on the zero-point renormalization of the electronic band gap in cubic materials: First-principles calculations and generalized Fröhlich model

2023· article· en· W4361270207 sur OpenAlexafffund
Véronique Brousseau-Couture, Xavier Gonze, Michel Côté

Notice bibliographique

RevuePhysical review. B./Physical review. B · 2023
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiquePhysics of Superconductivity and Magnetism
Établissements canadiensUniversité de Montréal
Organismes subventionnairesHorizon 2020Alliance de recherche numérique du CanadaHydro-QuébecFonds Wetenschappelijk OnderzoekNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaEuropean CommissionFonds De La Recherche Scientifique - FNRSCanada Foundation for InnovationMinistère de l'Économie, de la Science et de l'Innovation - Québec
Mots-clésCondensed matter physicsPhysicsBand gapElectronic band structureElectronZero-point energyRenormalizationSemiconductorPolaronSpin–orbit interactionElectronic structureQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The electronic structure of semiconductors and insulators is affected by ionic motion through electron-phonon interaction, yielding temperature-dependent band gap energies and zero-point renormalization (ZPR) at absolute zero temperature. For polar materials, the most significant contribution to the band gap ZPR can be understood in terms of the Fr\"ohlich model, which focuses on the nonadiabatic interaction between an electron and the macroscopic electrical polarization created by a long-wavelength optical longitudinal phonon mode. On the other hand, spin-orbit interaction (SOC) modifies the bare electronic structure, which will, in turn, affect the electron-phonon interaction and the ZPR. We present a comparative investigation of the effect of SOC on the band gap ZPR of twenty semiconductors and insulators with cubic symmetry using first-principles calculations. We observe a SOC-induced decrease of the ZPR, up to 30%, driven by the valence band edge, which almost entirely originates from the modification of the bare electronic eigenenergies and the decrease of the hole effective masses near the $\mathrm{\ensuremath{\Gamma}}$ point. We also incorporate SOC into a generalized Fr\"ohlich model, addressing the Dresselhaus splitting which occurs in noncentrosymmetric materials, and confirm that the predominance of nonadiabatic effects on the band gap ZPR of polar materials is unchanged when including SOC. Our generalized Fr\"ohlich model with SOC provides a reliable estimate of the SOC-induced decrease of the polaron formation energy obtained from first principles and brings to light some fundamental subtleties in the numerical evaluation of the effective masses with SOC for noncentrosymmetric materials. We finally warn about a possible breakdown of the parabolic approximation, one of the most fundamental assumptions of the Fr\"ohlich model, within the physically relevant energy range of the Fr\"ohlich interaction for materials with high phonon frequencies treated with SOC.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,012
Score d'incertitude au seuil0,025

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,028
Tête enseignante GPT0,347
Écart entre enseignants0,318 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations9
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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