Analytic and geometric properties of photoinduced effects in noncentrosymmetric crystals: photovoltaic current and optical rectification
得到了电流和偏振对稳态相干非线性光学响应的初始色散关系。色散关系提供了一个新的互补工具，可以用来研究光致电荷输运模型，并方便实验数据分析。它示出的相干电流和DC-极化的起源在非中心对称晶体在照明下引起的Berry相的理论有关，可以表示在重正化的几何势。这种重正化起源于电子带之间的量子跃迁上的光场中的载波所获得的额外相位差。规范的电流和极化的相应表达式的不变性被证明。
2010-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic short-range correlation in photoinduced disorder phase transitions
超快光激发能引起电子-晶格相互作用的非平衡动力学，为研究固体中的光致相变（PIPTs）提供了一种有效的方法。光激发后的原子位移究竟属于相干变化还是无序过程，一直是PIPT界争论的焦点。利用实时含时密度泛函理论（rt-TDDFT）模拟方法，我们得到了IrTe 2在不同电子占据下的相干和无序PIPTs（二聚体解离）.更重要的是，我们发现在无序的相变中，不同的二聚体之间关于它们的解离状态存在局部相关性。可以跨层定义垂直组。同一组中的二聚体将以相关的方式解离：它们要么全部解离，要么全部不解离。另一方面，相邻基团中的二聚体将具有反相关性：如果一个基团中的二聚体解离，则相邻基团中的二聚体倾向于不解离，反之亦然。
2021-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced Interlayer Dynamics in T$_d$-MoTe$_2$: A Broadband Pump-Probe Study
我们报告的时间分辨宽带瞬态反射率（tr-bb-TR）的测量上进行的大块单晶T $_d$ -MoTe $_2$作为入射泵浦能量密度（F）的函数。TR-BB-TR数据揭示了亚皮秒时间尺度上的光致电子变化以及相干低频$^1A_1$层间剪切声子的动力学。我们的研究结果表明，TR和$^1A_1$傅立叶强度谱作为F的函数的逐渐演变，排除了与超快光致$T_d \to 1T'$相变相关的阈值样变化。我们还观察到一个大的红移的$^1A_1$傅立叶光谱特征，这表明，大的重整化效应发生在介电敏感的$^1A_1$层间声子位移的带间跃迁。
2022-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling photoinduced spin dynamics in topological insulator Bi2Se3
报道了拓扑绝缘体（TI）Bi $_2$ Se $_3$的时间分辨超快光谱研究。我们揭示了利用圆偏振光不仅可以通过拓扑表面态（SS）之间的带间跃迁产生净自旋极化，而且可以通过SS和体态之间的跃迁产生净自旋极化.我们的实验表明，调谐光子能量或温度基本上可以允许自旋极化电子的光激发到具有两个不同的自旋弛豫时间（$\sim$ 25 fs和$\sim$ 300 fs）的未占据的拓扑SS，这取决于SS和体态之间的耦合。导致这种独特的自旋动力学的内在机制是在SS和体状态，这是占主导地位的$E_g^2$和$A_{1g}^1$声子模式，分别散射。这些发现提示了操纵TI中光诱导相干自旋的新方法。
2016-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Second-layer nucleation in coherent Stranski-Krastanov growth of quantum dots
我们研究了相干Sttranski-Krastanov生长情况下的单层-双层转变。我们发现第二层核的形成能在第一层岛的中心最大，在岛的角上最小。因此，预期成核发生在角部（或边缘）处，而不是在同质外延的情况下发生在岛的中心处。临界核除了具有紧凑的形状外还具有一个原子，其形状可以是i*i的正方形或i*（i-1）个原子的矩形，其中i>1是整数。当初始单层岛的边缘远大于临界核尺寸时，临界核尺寸总是一个矩形加上一个附加原子，吸附在较长的边缘上，产生一个新的原子排，以便将矩形转变为平衡的正方形。
2011-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Giant photoinduced lattice distortion in oxygen-vacancy ordered SrCoO2.5 thin films
尽管在确定富氧空位过渡金属氧化物的性能优化方面，人们对氧空位迁移进行了大量的研究，但很少有人关注其非平衡态的动力学行为。在这项工作中，我们进行了多时间尺度的超快X射线衍射测量，通过使用皮秒同步辐射X射线脉冲和飞秒台式X射线脉冲监测的氧空位有序SrCoO 2. 5薄膜的结构动力学。实验中观察到一个巨大的光致应变（Δc/c > 1%），其与泵浦光子能量的显著相关性表明光致应变的非热起源。亚皮秒分辨率的X射线衍射揭示了薄膜内部相干声学声子的形成和传播。我们还模拟了光激发的电子-空穴对的效果和由此产生的晶格变化，使用密度泛函理论的方法，以获得进一步的洞察所测量的光致伸缩效应的微观机制。可比的光致伸缩响应和强烈的依赖于激发波长的预测，揭示了键反键电荷转移或高自旋中间自旋交叉诱导的晶格膨胀中的氧空位膜。
2018-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Effect of photoinduced screening on the spectroscopic signature of exciton-phonon coupling
本研究通过宽带瞬态反射光谱揭示了层状半导体中光致屏蔽对激子-声子耦合动力学的影响，发现光致屏蔽能促进该耦合过程，为超快时间尺度下激子共振及多体相互作用研究提供了新方案。
2025-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photoinduced Frustration Modulation in $κ$-type Quantum Spin Liquid Candidates
本研究利用中红外脉冲驱动有机量子自旋液体候选材料的分子振动，通过超快反射率测量观察到局部振动与非局域声子的非线性耦合，从而直接调制三角晶格的几何阻挫，为动态控制非二部量子材料中的阻挫提供了新途径。
2025-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Forbidden island heights in stress-driven coherent Stranski-Krastanov growth
在应变外延中获得的集群观察到的高度分布经常被解释在电子效应方面。我们发现，某些方面可以解释经典的应变和边缘能量的相互作用。我们发现软材料可以通过二维多层膜成核和生长直接从单层膜转变为厚岛。存在一个临界厚度随力常数的增大而减小。较薄的岛在热力学上是禁止的，这是由于聚集时特别是在拉伸应力下的应力松弛不足。在足够大的失配2D多层成核的障碍是显着小于随后的单层成核的障碍。的影响被认为是定量合理的，并提供了一个合理的解释，没有薄的岛屿和二维生长的平顶岛通常归因于量子尺寸效应。
2007-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Uniting the order and disorder dynamics in photoexcited VO2
光致相变（PIPT）一直被认为是一个相干过程，但在最近的实验中观察到了PIPT中的超快无序。利用实时含时密度泛函理论（rt-TDDFT）方法，我们跟踪了钒离子在VO 2中PIPT过程中的运动，发现它们的相干或无序动力学可以通过调节激光能量密度来控制。我们发现，光激发的空穴产生的每个V-V二聚体上的力，以驱动其集体相干运动，在竞争与热诱导振动。如果激光能量密度太低，光致空穴密度太低，不能单独驱动相变，则PIPT是由于热声子的干涉而引起的无序过程。我们还发现，如果激光能量密度太大，光致空穴中的V-V二聚成键态将趋于饱和，从而限制了光致相变的时间尺度。
2021-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ultrafast dynamics of atomic correlated disordering in photoinduced VO$_2$
State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所超晶格与微结构国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电工程研究中心）
本研究采用rt-TDDFT揭示光诱导VO₂的原子关联无序超快动力学，发现其存在温度依赖的相变阈值及各向异性特征，为光诱导相变机制提供新见解。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Coherent Modulation of Quasiparticle Scattering Rates in a Photoexcited Charge-Density-Wave System
我们提出了一个互补的电荷密度波（CDW）系统TbTe $_3$超快光激发后的弛豫动力学的实验和理论研究。使用时间和角度分辨的光电子能谱，我们观察到一个不寻常的瞬态调制的弛豫速率的激发光载流子。基于非平衡格林函数形式主义的电子自能的详细分析揭示了电子-电子散射的相空间由光致集体CDW激发进行严格调制，提供了对所观察到的动力学的直观微观理解，并揭示了电子能带结构对自能的影响。
2022-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Detection of a coherent excitonic state in the layered semiconductor BiI$_{3}$
本研究通过准共振激发和宽带瞬态反射光谱结合多体微扰理论模拟，在层状半导体BiI$_{3}$中成功分离出初生相干激子态，揭示了光致相干极化导致的谱线瞬态增强，并实验追踪了相干到非相干激子的动力学交叉。
2025-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast carrier-coupled interlayer contraction, coherent intralayer motions, and phonon thermalization dynamics of black phosphorus
黑磷（BP）具有高度的各向异性性能和动力学行为是独特的，即使在二维和范德华（vdW）层状材料。在这里，我们表明，层间晶格收缩和协调一致，对称的层内振动发生在几个皮秒以下的光注入和弛豫的载流子，使用超快电子衍射的反射几何探测的面外运动。光生载流子和BP的褶皱结构之间的强耦合，与电子能带结构的对齐，是在没有光致相变的情况下，这样的定向原子运动的工作。声子热化动力学可以确定三个时间区域，其中在大约50 ps内达到没有各向异性的准平衡，随后是相干声学声子的传播和热扩散到体中。这里报道的早期的平面外动力学具有重要的意义，单层和少层BP和其他VDW材料具有强的电子晶格相关性。
2022-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nonequilibrium Photocarrier and Phonon Dynamics from First Principles: a Unified Treatment of Carrier-Carrier, Carrier-Phonon, and Phonon-Phonon Scattering
University of Trento（特伦托大学）
本文提出了一种从头原理的多体框架，用于研究半导体中光载流子和声子的动力学，结合载流子-载流子、载流子-声子和声子-声子散射，揭示了光诱导的电子和晶格性质重整化及相干原子运动。
2026-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Accelerating dynamic simulations of photoexcited materials and their evolution by electron-informed machine learning
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
本文开发了EMLMD框架，通过电子信息校准实现高精度光激发材料动态模拟，揭示了铋光相变的声子竞争与硒光非晶化的微观动力学，为相关研究提供了通用范式。
2026-09-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nucleation of dislocations and their dynamics in layered oxides cathode materials during battery charging
晶体固体中的缺陷及其相互作用通常是材料性能和功能的基础，因为它们对稳定性具有决定性作用，导致增强的扩散，并充当空位的储存器。最近，富锂层状氧化物已成为下一代储能阴极材料的主要候选者之一，其容量超过商业使用的化合物50%。氧-氧化还原反应被认为是造成过剩容量的原因，然而，电压衰减阻碍了这些新材料的商业化。尽管有广泛的研究，但对氧氧化还原反应和电压衰减的基础机制的理解仍然不完整。在这里，使用操作三维布拉格相干衍射成像，我们直接观察富锂层状氧化物材料的纳米颗粒中的移动位错网络的成核。令人惊讶的是，我们发现，与常规层状氧化物材料相比，在富锂层状氧化物材料中更容易形成位错，这表明富锂层状氧化物中的缺陷与异常高的容量之间存在联系。部分位错网络的形成显著改变了局部锂环境，并导致电压衰减。基于我们的研究结果，我们设计并演示了一种方法来恢复原来的高电压功能。我们的研究结果表明，在富锂层状氧化物的电压衰减是可逆的，并呼吁新的范例，改善设计的氧氧化还原活性物质。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Persistence of Island Arrangements During Layer-by-Layer Growth Revealed Using Coherent X-rays
理解外延薄膜生长过程中的表面动力学是生长具有可控特性的高质量材料的关键。X射线光子相关光谱（XPCS）使用相干X射线开辟了新的机会，在原位观察晶体生长过程中的原子尺度的波动动力学。在这里，我们提出了第一个XPCS测量的二维岛动态同质外延生长过程中的逐层模式。使用两个时间的相关性的结果分析揭示了一个新的现象-在连续的晶体层上的岛形核位置的记忆效应。模拟结果表明，这种持久性的岛屿安排来自不同层上的岛屿之间的通信通过吸附原子。随着新的相干X射线源在世界范围内的出现，XPCS方法开创了这里将广泛适用于表面上的原子尺度的过程。
2018-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Picosecond Spin-Orbit Torque Induced Coherent Magnetization Switching in a Ferromagnet
本研究通过避免磁畴成核过程并相干驱动磁化，实验实现了无孵化延迟的皮秒级超快自旋轨道力矩诱导铁磁体翻转，完全翻转仅需约250 ps，为大幅提升SOT-MRAM器件写入速度提供了潜在途径。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles studies of kinetics in epitaxial growth of III-V semiconductors
我们演示了如何使用密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算可以应用于深入了解分子过程，规则的物理材料加工。具体而言，我们研究了砷化合物半导体的分子束外延（MBE）。对于GaAs在GaAs（001）上的同质外延，提出了一个生长模型，该模型建立在对β 2重构GaAs（001）表面上的分子过程的DFT计算结果的基础上，包括吸附、脱附、表面扩散和成核。动力学蒙特卡罗模拟的基础上计算的能量使我们能够模拟分子束外延生长GaAs的Ga和As_2的原子细节。模拟结果表明，岛形核是由As_2分子与表面Ga原子的反应控制的。分析表明，标准成核理论中岛密度随生长温度变化的标度律不适用于GaAs外延。我们还讨论了InAs在GaAs（001）衬底上的异质外延，并报道了In在应变GaAs衬底上扩散的第一性原理DFT计算。特别是，我们解决异质外延应变的相干应变InAs岛的生长动力学的影响。发现岛周围的应变场导致从衬底向岛的材料传输减慢，从而有助于实现更均匀的岛尺寸。
2002-02-18 cond-mat.mtrl-sci
