玻色峰与玻璃中振动相干性的标度：基于相互作用二能级系统框架

《Physical Review B》：Boson peak and scaling of vibrational coherence in glasses from an interacting two-level system framework

　　非晶固体从隧穿区间到玻色峰（BP）的低温热学性质，可通过结构无序诱导的低能激发重新分布以及振动相干性的逐渐丧失来描述。我们基于粗粒化三能级哈密顿量，发展了一个相互作用的二能级系统（ITLS）模型，该模型有效表征了两类低能激发：局域隧穿激发，以及由它们与弹性振动耦合产生的较高能量激发。从相应的平衡配分函数出发，我们导出了比热，并构建了一个有效的热力学谱密度，用以描述局域激发与逐渐杂化激发之间谱权重的温度依赖重新分布。在此图像中，实验上确立的振动态过剩与此描述完全一致。ITLS框架进一步将其热力学特征分解为低能软贡献（其已形成类玻色峰极大值）以及再现完整实验峰所需的较高能量杂化贡献。有限相干长度??引入了有效截止频率??off，它界定了热力学活跃的谱窗口。对若干玻璃形成体系比热测量的拟合，在所考虑的温度范围内再现了实验行为，并给出了与报道的Ioffe–Regel交叉频率相当的截止频率。我们的结果为隧穿区间和玻色峰提供了一个统一的平衡热力学描述，并将其光谱特征与无序固体中振动相干性的逐渐丧失联系起来。