Войти
Рисунок 1.Нормальный процесс (N-процесс) и Umklapp процесс (U -процесс). В то время как N-процесс сохраняет общий импульс фонона, U-процесс изменяет импульс фонона. 
Рисунок 2.:k- векторы, превышающие первую зону Бриллюэна (красный), не несут дополнительной информации чем их аналоги (черные) в первой зоне Бриллюэна. В кристаллических материалах, рассеяние Umklapp (также U-process или Umklapp process ) - это процесс рассеяния, в результате которого возникает волновой вектор (обычно обозначается k), который выходит за пределы первой зоны Бриллюэна. Если материал периодический, у него есть зона Бриллюэна, и любая точка за пределами первой зоны Бриллюэна также может быть выражена как точка внутри зоны. Итак, волновой вектор затем математически преобразуется в точку внутри первой зоны Бриллюэна. Это преобразование допускает процессы рассеяния, которые в противном случае нарушили бы сохранение импульса : два волновых вектора, указывающих вправо, могут объединиться, чтобы создать волновой вектор, указывающий влево. Это несохранение является причиной того, почему импульс кристалла не является истинным импульсом.
Примеры включают потенциал решетки электрона рассеяние или ангармоническое фонон -фонон (или электрон -фонон) рассеяние процесс, отражающий электронное состояние или создающий фонон с k-вектором импульса вне первой зоны Бриллюэна. Umklapp-рассеяние - это один из процессов, ограничивающих теплопроводность в кристаллических материалах, другой - это рассеяние фононов на дефектах кристалла и на поверхности образца.
На рисунке 1 схематично показаны возможные процессы рассеяния двух входящих фононов с волновыми векторами (k-векторами) k 1 и k 2 (красный цвет), создающими один исходящий фонон с волновым вектором k 3 (синий). Пока сумма k 1 и k 2 остается внутри первой зоны Бриллюэна (серые квадраты), k 3 является суммой первых двух, таким образом сохраняя импульс фонона. Этот процесс называется нормальным рассеянием (N-процессом).
При увеличении импульса фонона и, следовательно, увеличении волновых векторов k 1 и k 2 их сумма может указывать за пределы первой зоны Бриллюэна (k '3). Как показано на рисунке 2, k-векторы за пределами первой зоны Бриллюэна физически эквивалентны векторам внутри этой зоны и могут быть математически преобразованы друг в друга путем добавления вектора обратной решетки G. Эти процессы называются перебросом. рассеяние и изменение полного импульса фонона.
Umklapp-рассеяние является доминирующим процессом для удельного электрического сопротивления при низких температурах для кристаллов с низким уровнем дефектов (в отличие от фонон-электронного рассеяния, которое преобладает при высоких температурах, и решеток с высоким содержанием дефектов, которые приводят к к рассеянию при любой температуре.)
Umklapp-рассеяние является доминирующим процессом для удельного теплового сопротивления при высоких температурах для кристаллов с низким уровнем дефектов. Коэффициент теплопроводности диэлектрического кристалла, в котором преобладают U-процессы, имеет зависимость 1 / T.
Название происходит от немецкого слова umklappen (переворачивать). Рудольф Пайерлс в своей автобиографии Bird of Passage заявляет, что он был автором этой фразы и придумал ее во время своих исследований кристаллической решетки в 1929 году под руководством Вольфганга Паули. Пайерлс писал: «… Я использовал немецкий термин Umklapp (перевернуть), и это довольно уродливое слово осталось в употреблении…»
