diff --git a/SiC/Silicon carbide detectors for sub-GeV dark matter.md b/SiC/Silicon carbide detectors for sub-GeV dark matter.md new file mode 100644 index 0000000..406d096 --- /dev/null +++ b/SiC/Silicon carbide detectors for sub-GeV dark matter.md @@ -0,0 +1,84 @@ +# abstract + +论文认为可以用 SiC 来探测 sub-GeV 暗物质。 +相比于钻石和硅,SiC 的优势分为两个方面: + 极性半导体; + 晶型非常多,不同晶型对不同的暗物质 sensitivity 不同。 + +sub-GeV 暗物质:将标准模型作了一定扩展,得到的暗物质质量在 1-100 MeV 之间。 + +# INTRODUCTION + +考虑用暗物质与原子核碰撞时的能量交换。 +能量交换大概是 meV 级别的,并且用的原子核越轻,能量交换越大。 +因此,用金刚石来探测是比较好的,因为金刚石的原子核比较轻,并且有长寿命的 meV 级别的声子。 + +但金刚石的缺点是:金刚石的产量太低;以及金刚石是非极性的,无法选择性地探测暗物质。 + +因此我们提出使用 SiC 来探测暗物质。它除了有金刚石的优点之外,还有以下优点: +* 产量高,价格低; +* 极性半导体,存在可以由 sub-GeV 暗物质通过 dark photon interactions 激发的光学声子模式; +* 多晶型,可以调整晶型来选择性探测不同的暗物质。 + +在本文中,我们讨论了六种不同晶型的碳化硅,并讨论了它们用于探测器时的性能。 +在下一节中,我们将讨论 SiC 的电学和声学性质。 +在下下一节中,我们将讨论 SiC 的响应。 +在再接下来的两节中,我们将讨论不同的 DM 模型。 + +# ELECTRONIC AND PHONONIC PROPERTIES OF SiC POLYTYPES + +SiC 是间接带隙半导体。 + +不同的晶型可以用 hexagonality fraction 来表述。3C 为 0,2H 为 1。 + +The difference in stability between cubic and hexagonal stacking is very small, + which can be understood as a balance between the attractive and repulsive interactions + between third-nearest neighbors stemming from the specific degree of charge asymmetry in the SiC bond。 +This results in a difference in total energy between the polytypes of only a few meV per atom. + +![image-20240112102320695](assets/image-20240112102320695.png) + +![image-20240112103255038](assets/image-20240112103255038.png) + +SiC 的导带底不在 Γ 点,因此在低温下导电性会呈现各向异性。 + +考虑各种晶型的能带结构。 +3C-SiC 导带底在 X 点,因此在第一布里渊区内有三个能谷(有六个半个,相当于有三个,下同),因此电子迁移率与 Si 或金刚石相当。 +2H-SiC 导带底在 K 点,其它 H 晶型导带底通常在 L-M 线上。 +因此,第一布里渊区内有六个能谷,且呈现面内的各向同性。 +价带对于各种晶型差别不大,价带顶都在 Γ 点。 + +SiC 不同晶型的声子谱差别不大。 +暗物质主要与 Γ 点的声子相互作用。因此,不同晶型的声子谱对暗物质探测的影响不大;声子谱的各向异性使得可以知道暗物质的入射方向。 + +# DETECTING ENERGY DEPOSITS IN SiC + +TODO + +# THEORETICAL FRAMEWORK + +TODO + +# RESULTS + +TODO + +# DISCUSSION + +TODO + +# APPENDIX A: FIRST-PRINCIPLES CALCULATION DETAILS OF ELECTRONIC AND PHONONIC PROPERTIES + +TODO + +# APPENDIX B: THERMAL CONDUCTANCE AND PHONON LIFETIME + +TODO + +# APPENDIX C: PHONON TRANSMISSION PROBABILITIES + +TODO + +# APPENDIX D: BRILLOUIN ZONES + +TODO diff --git a/SiC/Silicon carbide detectors for sub-GeV dark matter.pdf b/SiC/Silicon carbide detectors for sub-GeV dark matter.pdf new file mode 100644 index 0000000..73fa4e2 --- /dev/null +++ b/SiC/Silicon carbide detectors for sub-GeV dark matter.pdf @@ -0,0 +1,3 @@ +version https://git-lfs.github.com/spec/v1 +oid sha256:2d588c43785970e6af59bea55268d81e95e813a0c54d5446014827feedcace4b +size 2218274 diff --git a/SiC/assets/image-20240112102320695.png b/SiC/assets/image-20240112102320695.png new file mode 100644 index 0000000..aeccb9d --- /dev/null +++ b/SiC/assets/image-20240112102320695.png @@ -0,0 +1,3 @@ +version https://git-lfs.github.com/spec/v1 +oid sha256:292ff9e49e9c114b6604504c3e52c4f8ec17ec1d151000f85ddb4166571a0484 +size 77214 diff --git a/SiC/assets/image-20240112103255038.png b/SiC/assets/image-20240112103255038.png new file mode 100644 index 0000000..25264f7 --- /dev/null +++ b/SiC/assets/image-20240112103255038.png @@ -0,0 +1,3 @@ +version https://git-lfs.github.com/spec/v1 +oid sha256:a3f57b2ab81194fe3144d36c4ed080f5d89f2f6ae4a80f71d5c8532c3152c201 +size 361803