翻转散射 在晶体材料中 翻转散射Umklapp scattering又称U过程或Umklapp过程描述了当波矢通常写为k落在第一布里渊区之外的散射过程由于晶体材料的周期性落在第一布里渊区之外的任意一点可经由翻转散射变换为第一布里渊区内的一个点该散射是违反动量守恒定律的如图一右侧所示指向右侧的两个波矢在U过程中可以合并成一个指向左侧的波矢 翻转散射的例子包括电子晶格势散射或非谐波声子声子或电子声子散射过程反映的是在第一布里渊区之外的电子态或声子翻转散射是限制晶体材料热导率的过程之一 由于晶格的周期性结构声子的动量是量子化的与晶格常數相关在晶格中声子散射会导致声子的动量发生改变图一左侧表示的是两个入射声子k和k红色的可能散射过程产生的出射声子为k蓝色只要k与k之和落在第一布里渊区内灰色方块则发生的是正常散射N过程保持了声子动量的守恒 随着声子动量的增加k和k变大使得它们的总和k落在第一布里渊区之外如图一右侧所示此时第一布里渊区外的k在物理上等效于通过添加倒易矢量G进行变换后位于第一布里渊区内部的矢量k此过程被即为翻转散射U过程在U过程中声子的总动量不守恒 翻转散射是低缺陷晶体低温下电阻率的主要过程 与在高温下占主导地位的声子电子散射相反而高缺陷晶格则在任何温度下都会导致散射另外翻转散射通常是晶体中导热的一个重要散射机制因为它导致声子的散射角度变得较大从而增加了热传导的阻碍