Ultrafast magnetization dynamics in half-metallic Co$_2$FeAl Heusler alloy
我们报告的光诱导，超快磁化动力学的Heusler合金$\mathrm{Co_{2}FeAl}$，探测时间分辨的磁光克尔效应。实验结果与电子结构理论和原子自旋动力学模拟的结果进行了比较。实验上，我们发现，在薄膜的$\mathrm{Co_{2}FeAl}$的退磁时间（$τ_{M}$）是几乎独立的不同的结构顺序，它是类似的元素三维铁磁体。与此相反，较慢的磁化恢复过程中，指定的$τ_{R}$，发现发生在皮秒的时间尺度上，并证明与吉尔伯特阻尼参数（$α$）强烈相关。我们的研究结果表明，$\mathrm{Co_{2}FeAl}$是独特的，因为它是第一种材料，清楚地表明阻尼参数的重要性，在再磁化过程中。基于这些结果，我们认为，$\mathrm{Co_{2}FeAl}$的再磁化过程是由磁振子动力学，这可能具有普遍适用性。
2020-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optic Response of the Metallic Antiferromagnet Fe$_{2}$As to Ultrafast Temperature Excursions
线性磁光克尔效应（MOKE）常被用来探测铁磁材料的磁性，但由于亚晶格磁化相互抵消，MOKE不能应用于共线反铁磁体（AF）。然而，磁化强度的二次磁光常数提供了一种在皮秒时间尺度上研究AF的方法。在这里，我们结合瞬态测量的光学反射率和双折射研究的线性光学响应的Fe $_{2}$作为小超快温度漂移。我们对Fe $_{2}$ As块体晶体的晶体学各向同性（001）和各向异性（010）面进行了温度相关的泵浦-探测测量。我们发现最大的光信号产生于沿$z$轴的折射率变化，即垂直于Néel矢量。时间分辨的光学双折射旋转信号的实部和虚部近似地遵循磁热容的温度依赖性，如所预期的，如果介电常数的变化由交换相互作用对介电常数的贡献主导。我们的结论是，在我们的实验条件下，在交换相互作用的变化更强烈的磁光常数的温度依赖性比Voigt效应。
2019-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast electron dynamics in Au/Fe/MgO(001) analyzed by Au- and Fe-selective pumping in time-resolved two-photon photoemission spectroscopy: Separation of excitations in adjacent metallic layers
利用飞秒时间分辨双光子光电子发射谱（2 PPE）研究了Au/Fe/MgO（001）外延薄膜中光激发超热电子在异质结构中的输运。我们比较的时间演变的2 PPE强度光泵浦Fe或Au，而探测发生在Au表面上。在铁侧泵浦的情况下，假设在Fe和Au层中的独立弛豫，我们通过分析所观察到的异质结构中的有效电子寿命的Au层厚度依赖性来确定在这些单独层中的热电子弛豫时间。此外，我们还表明，这种系统的分析失败的情况下，金侧泵浦由于空间分布的光激发密度，这与金层厚度。这项工作扩展了以前的研究[Beyazit等人，物理修订版信函125，076803（2020）]通过新的数据导致所确定的寿命中的误差条减小，并且通过Au厚度相关数据分析中的非线性项，其有助于相似的Fe和Au膜厚度。
2022-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Switching from the Charge Density Wave Phase to a Metastable Metallic State in 1T-TiSe$_2$
本文利用时间分辨角分辨光电子能谱研究1T-TiSe$_2$，发现光激发后100 fs内准粒子布居驱动超快相变，产生由相干电子-声子耦合导致的亚稳金属态，并用含时Ginzburg-Landau模型描述了该动力学机制。
2023-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Organic metallic epsilon-near-zero materials with large ultrafast optical nonlinearity
ε-近零（ENZ）材料由于其超快热载流子和随之而来的光学非线性增强而在非线性光学应用中显示出巨大的潜力。通过极性溶剂处理和退火处理，改性的聚（3，4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）薄膜显示出金属特性，其ENZ波长接近1550 nm。金属PEDOT膜表现出与金相当的固有光学非线性响应，并且由于π共轭离域电子而比典型的无机半导体ENZ材料高100倍。热载流子在1550 nm处使金属PEDOT膜的光学非线性系数增加22倍。金属PEDOT薄膜中的热空穴比无机ENZ材料中的热电子具有更小的载流子温度增强倍数和更长的弛豫时间，这是由于更大的虚介电常数和用于载流子冷却的热声子瓶颈。我们的研究结果表明，与无机ENZ材料相比，π-共轭ENZ聚合物可能具有独特的超快和非线性光学性质，从而在片上纳米光子器件，非线性光学和等离子体激元学中实现新的可能性。
2022-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast structural and electronic dynamics of the metallic phase in a layered manganite
锰氧化物中不同状态之间的转变可以由各种外部刺激驱动。用光控制这些转变为研究它们进化的微观路径提供了可能性。利用飞秒透射电子显微术研究了双层锰氧化物对超快光激发的响应。我们发现，光致温度跳跃发射的压力波，挑起相干振荡的晶格参数，通过超快电子衍射检测。它们对电子结构的影响通过超快电子能量损失谱（EELS）进行监测，揭示了不同轨道响应特定结构扭曲的动力学。
2014-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
THz-driven ultrafast spin-lattice scattering in amorphous metallic ferromagnets
利用单周期太赫兹场和飞秒磁光克尔效应分别激发和探测两种不同晶格结构的薄膜铁磁体：晶态Fe和非晶态CoFeB的磁化动力学。我们观察到的Landau-Lifshitz扭矩磁化动力学在这两个系统中的可比幅度，但只有非晶样品显示超快退磁所造成的自旋晶格去极化的太赫兹诱导的超快自旋电流。定量建模表明，这种自旋晶格散射事件发生在类似的时间尺度比传统的自旋守恒电子散射（$\sim30$ fs）。这比光学激光诱导的退磁快得多。太赫兹电导率测量指向非晶CoFeB中的晶格无序的影响，作为增强的自旋-晶格散射的驱动力。
2016-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ultrafast demagnetization in NiCo2O4 thin films probed by time-resolved microscopy
利用时间分辨磁光克尔效应（TR-MOKE）显微镜观察了具有垂直磁各向异性的反尖晶石型亚铁磁体NCO的反尖晶石型NiCo 2 O 4（NCO）外延薄膜的超快退磁。该显微镜使用泵浦-探测方法，其中样品在1030 nm处泵浦，并且磁畴图像通过MOKE显微镜在515 nm（二次谐波）处获得。我们成功地观察到的磁畴的NCO薄膜通过激光照射的动力学，并获得了退磁时间常数约为0.4 ps。这个时间常数明显小于其他半金属氧化物报道的大时间常数。这些结果，结合我们的X-射线光电子能谱研究的结果，表明该NCO薄膜是铁磁金属，其电子结构偏离理论预测的半金属之一。
2021-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Ultrafast Ag Radiotracer Diffusion in Shear Bands of Deformed Bulk Metallic Glass Pd40Ni40P20
变形块状金属玻璃Pd40Ni40P20的剪切带中Ag放射性示踪剂扩散的测量[Joachim Bokeloh，Sergiy V.Divinski，Gerrit Reglitz和Gerhard Wilde，Phys.Rev.Lett. 107，235503（2011）.]已经发现扩散系数比未变形的Pd40Ni40P20中的扩散系数大幅度提高了八个数量级以上。Bokeloh等人提出，由于剪切带内部的自由体积分布过多，高迁移率路径中会发生扩散增强。虽然似乎合理，但这种定性的建议不允许定量计算的增强。利用耦合模型计算了剪切带高迁移率通道中扩散率可能增强的最大值，避免了这种僵局。在八到十个数量级的范围内，计算的最大增强能够解释实验观察。
2013-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spectroscopic view of ultrafast charge carrier dynamics in single- and bilayer transition metal dichalcogenide semiconductors
准粒子光谱的原子薄的半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）和他们的响应的超快光激发关键取决于与底层衬底的相互作用。在这里，我们提出了一个比较的时间和角度分辨光电子能谱（TR-ARPES）的瞬态电子结构和超快载流子动力学的研究在单层和双层TMDC MoS $_2$和WS $_2$在三个不同的衬底：金（111），银（111）和石墨烯/SiC。光激发准粒子的带隙被观察到在我们的系统之间的1.9-2.3 eV的范围内变化。金属上的瞬态导带信号在低于100 fs的时间尺度上衰减，这意味着光致载流子被有效地去除到体金属态。相反，在石墨烯上，我们观察到两个时间尺度上的顺序分别为200 fs和50 ps，在MoS $_2$的导带衰减。这些多个时间尺度的解释俄歇复合涉及MoS $_2$和间隙缺陷状态。在金属上的双层TMDCs中，我们观察到沿价带的激发空穴的复杂的重新分布，该重新分布实质上受到与体金属态的连续体的相互作用的影响。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Detection of Mechanical Deformation Induced by Ultrafast Laser Irradiation upon a Metallic Cantilever
利用飞秒光泵浦-探测技术研究硅悬臂上铝薄膜，发现热膨胀引起的带间跃迁阈值变化主导了瞬态反射率信号的位置依赖性，为超快扫描探针显微技术应用提供新途径。
2023-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Laser-induced Spin Dynamics in Metallic Multilayers
铁磁体中的电子激发可以触发超快自旋动力学，其在磁纪录中的速度增加中具有潜在的应用。该项目研究超快磁化动力学，这是由弹道热电子驱动的金属层。在铁磁体中，这些电子通过自旋相关散射引起磁化强度M的绝对值的变化。如果电子是自旋极化的，则在贵金属和铁磁体的界面处的散射导致自旋转移力矩，从而改变M的方向。为了揭示潜在的机制，我们研究模型系统，这是实现层的Au与其大弹道平均自由程和Fe作为巡回铁磁体。我们的目标是了解超快退磁和飞秒全光产生的自旋转移力矩效应（激发热电子与飞秒激光）。发射动力学探测磁光在时间分辨实验。
2010-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ultrafast lattice deformations studied by means of time-resolved electron and x-ray diffraction
利用8.04 keV亚皮秒X射线和59 keV飞秒电子脉冲直接测量了飞秒激光激发下几十到几百纳米厚金属晶体的超快晶格形变。在单晶和多晶薄膜中都产生了相干声子。在激光照射单晶铝后的最初几皮秒内观察到晶格压缩，这归因于爆炸力的产生和弹性波的传播。电子衍射和X射线脉冲衍射清楚地区分了几十纳米和几百纳米厚薄膜晶格加热的不同时间尺度。采用双温模型（TTM）对光子能量超快沉积引起的电子和晶格加热进行了数值模拟，模拟结果与实验结果一致。从电路的角度讨论了TTM描述的超快加热，这可能为热过程和电过程之间的可能联系提供新的见解。这项研究表明，两个互补的超快时间分辨方法，超快X射线和电子衍射的组合将提供一个全景的瞬态原子运动和结构的晶体。
2018-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Optical Excitation of a Persistent Surface-State Population in the Topological Insulator Bi2Se3
利用飞秒时间和角度分辨光电子能谱研究了拓扑绝缘体Bi 2 Se 3的非平衡动力学行为。我们研究了p型Bi_2Se_3，其中金属狄拉克表面态和体导带未被占据。光学激发导致在体导带边缘处的亚稳态布居，其供给表面态的非平衡布居，该非平衡布居持续>10ps。这种具有自旋纹理的金属狄拉克表面态的异常长寿的人口可能会提供一个驱动瞬态自旋极化电流的通道。
2012-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unifying ultrafast demagnetization and intrinsic Gilbert damping in Co/Ni bilayers with electronic relaxation near the Fermi surface
可控地操纵激光诱导超快磁动力学的能力是未来高速自旋电子器件的先决条件。器件的优化需要超快退磁时间和固有吉尔伯特阻尼的可控性。在以前的尝试建立和之间的关系，稀土掺杂的坡莫合金薄膜具有两种不同的退磁机制是不是一个合适的候选人。本文选择Co/Ni双层膜，通过调节Ni层厚度，利用时间分辨磁光克尔效应（TRMOKE）研究了Co/Ni双层膜中的和之间的关系，得到了这两个参数之间近似成比例的关系。TRMOKE实验与呼吸费米面模型的预测结果吻合较好，证实了大的Elliott-Yafet自旋混合参数与Co/Ni界面强的自旋轨道耦合有关.更重要的是，在费米面附近具有电子弛豫的金属薄膜或异质结构中，与之间的比例关系表明局部自旋翻转散射畴是超快退磁机制，否则是自旋电流机制畴。同时研究超快退磁时间和Gilbert阻尼是区分金属异质结构超快磁猝灭的主要贡献的有效方法。我们的工作为调控金属异质结构如垂直磁各向异性Ta/Pt/Co/Ni/Pt/Ta多层膜的太赫兹辐射强度和效率开辟了一条新的途径，对高频自旋电子器件的设计具有直接的意义。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Ultrafast Free Carrier Dynamics in Single Layer MoS$_2$
在单层（SL）MoS $_2$中激发的电子和空穴的动力学迄今为止难以从主导该材料的光学响应的激子中解开。在这里，我们使用时间和角度分辨的光电子能谱的金属基板上的MOS $_2$的SL直接测量激发的自由载流子。这使我们能够确定一个直接的准粒子带隙为1.95 eV，并确定通过与SL MoS $_2$接触的金属激发自由载流子的超快（50 fs）提取。这个过程对于依赖于分离的自由载流子而不是激子的光电应用至关重要。
2015-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast magnetization dynamics in uniaxial ferrimagnets with compensation point. GdFeCo
在准反铁磁近似下推导了一个有效的拉格朗日量，该拉格朗日量可以描述单轴f-d（稀土-过渡金属）亚铁磁体在外磁场作用下，在磁化补偿点附近的磁化动力学.我们进行计算的参数GdFeCo，金属亚铁磁体的补偿点，是在超快磁性的最有前途的材料之一。使用开发的方法，我们发现的扭矩，由于超快退磁脉冲，可以引起的超短激光或电流脉冲的磁化作用。我们表明，扭矩是非零的，只有在非共线的磁相，可以通过施加外部磁场的材料获得。磁化动力学振幅及其时间尺度的相干响应在一定的磁场值附近表现出临界行为，对应于类似自旋翻转的相变。理解这些效应的潜在机制为有效控制自旋动力学的振幅和时间尺度开辟了道路，这是超快磁性领域的核心问题之一。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Capturing thin-film microstructure contributions during ultrafast laser-metal interactions using atomistic simulations
本研究使用混合双温模型与分子动力学模拟超快激光与不同微结构金薄膜的相互作用，发现晶粒尺寸、拓扑和晶体学取向显著影响晶格无序演化与相变，提出微结构感知的薄膜制造与缺陷工程可提升纳米激光加工精度与能效。
2024-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Theory of out-of-equilibrium electron and phonon dynamics in metals after ultrafast laser excitation
在激光激发下电子和声子的非平衡动力学通常用双温模型来描述，该模型假设两个子系统分别处于热平衡。然而，最近的实验表明，这种描述不足以描述超短时间尺度上的非平衡动力学。在这里，我们扩展和应用一个无参数的微观平衡模型来描述超快激光诱导的原型金属系统，如金，铝，铁，镍和钴的系统动力学。我们报告强烈的偏差，从两个温度模型的皮秒时间尺度上的所有材料的研究，即使是那些假设单独的热平衡似乎限制较少，如在黄金。此外，我们证明了声子模式依赖的电子-声子耦合的弛豫过程的重要性，并揭示了该通道的意义，通过电子系统的声子之间的间接耦合在晶格平衡。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Critical Slowing of Spin Dynamics and Emergent Nonequilibrium Fano Interference in Fe3GeTe2
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）；Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学促进协会）；National Institute of Science, Education and Research（国家科学、教育和研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究Fe3GeTe2中电子激发与自旋、晶格相互作用的临界自旋动力学及非平衡Fano干涉机制，揭示磁序对电子连续谱和晶格响应的调控作用。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Strain Relaxation-Induced Directional Ultrafast Carrier Dynamics in RuO2 Films
针对金属中因多能带载流子散射难以实现定向载流子动力学的问题，本研究通过混合分子束外延生长RuO₂/TiO₂（110）异质结构，利用应变工程实现偏振选择性超快光-物质相互作用，揭示其各向异性瞬态光电响应机制，为偏振敏感超快光电子器件提供新工具。
2025-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Spin injection efficiency at metallic interfaces probed by THz emission spectroscopy
太赫兹（THz）自旋-电荷转换已经成为产生THz脉冲的一个越来越重要的过程，并作为探测磁界面处超快自旋相互作用的工具。然而，它与传统的稳态铁磁共振技术的关系却知之甚少。在这里，我们调查纳米三层的Co/X/Pt（X=Ti，Au或Au 0：85 W 0：15）作为“X”层厚度的函数，其中由逆自旋霍尔效应产生的太赫兹发射相比，吉尔伯特阻尼的铁磁共振。通过插入的“X”层，我们表明，注入非磁性层的超快自旋电流定义了一个直接的自旋电导，而吉尔伯特阻尼导致一个有效的自旋混合电导的三层。重要的是，我们表明，这两个参数是相互连接的，自旋记忆损失可以通过一个有效的哈密顿与Rashba字段建模。这项工作突出了磁路概念可以成功地扩展到超快自旋电子器件，以及通过超快THz光谱和稳态技术之间的互补性增强对自旋电荷转换过程的理解。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Electronic Dynamics of a Weyl Semimetal MoTe$_2$ Revealed by Time and Angle Resolved Photoemission Spectroscopy
外尔半金属是一种新型的拓扑量子相，在外尔节点附近具有有趣的物理性质。虽然人们已经对Weyl半金属的平衡态进行了研究，但在非平衡态下的Weyl节点附近的超快动力学仍然是一个空白。在这里，通过执行时间和角度分辨的光电子能谱II型外尔半金属MoTe $_2$，我们揭示了未占用状态的分散和识别外尔节点在70毫电子伏以上E $_F$。此外，通过跟踪光激发下Weyl节点附近的超快弛豫动力学的能量，动量和时间分辨率，观察到两个本征恢复时标，一个快速的430 fs和一个缓慢的4.1 ps，这分别与热电子冷却光学声子级联发射和热光学声子的非谐衰减。电子布居显示出金属响应，瞬态电子温度的双温度模型拟合给出了电子-声子耦合常数$λ\langleΩ^2\rangle\simeq32$ $\textrm{meV}^2$。我们的工作提供了重要的动力学信息，理解的Weyl半金属的弛豫机制，并利用超快光控制开发潜在的应用。
2017-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Stacking order dynamic in the quasi-two-dimensional dichalcogenide 1T-TaS$_2$ probed with MeV ultrafast electron diffraction
准二维材料中不同电荷密度波（CDW）状态之间的跃迁也可能伴随着CDW层间堆叠的变化。利用MeV超快电子衍射技术，首次研究了准二维双硫族化合物1 T-TaS $_2$的面外堆垛序动力学.根据在公度$l$ = 1/6特征堆积阶周围排列的CDW卫星的强度，发现该相位以0.5 ps的时间常数消失。同时，在相同的实验中，出现的无公度阶段，与稍慢的2.0 ps的时间常数，确定从周围的无公度$l$ = 1/3的特征堆叠顺序对齐的CDW卫星的强度。这些结果可能是相关的，在理解最近发现的激光诱导亚稳“隐藏”状态在这种化合物的金属特性。
2017-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast THz probing of nonlocal orbital current in transverse multilayer metallic heterostructures
该研究利用飞秒光激发产生的太赫兹发射，探测金属多层异质结构中的非局域轨道电流及轨道—电荷电流转换，并通过温度依赖测量区分轨道与自旋贡献。
2023-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Light-tunable charge density wave orders in MoTe2 and WTe2 single layers
通过约束密度泛函理论模拟，我们证明了超快光抽运揭示了VI族单层过渡金属二碲化物中隐藏的电荷序。我们发现，绝缘2H相的照射稳定多个瞬态电荷密度波顺序与光可调失真，周期性，电子结构和带隙。此外，半金属1T'相的光泵浦产生由2D金刚石团簇组成的瞬态电荷有序金属相。对于每个瞬态阶段，我们确定的临界通量，它是观察和具体的光学和拉曼指纹直接与未来的超快泵浦探测实验进行比较。我们的工作表明，它是可能的，以稳定的电荷密度波，即使在绝缘的二维过渡金属二硫属化物超快照射。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast photocurrents at the surface of the three-dimensional topological insulator $\mathrm{Bi}_2\mathrm{Se}_3$
拓扑绝缘体构成了一个新的和迷人的一类物质与绝缘体块但金属表面，主机高度移动载流子与自旋动量锁定。值得注意的是，表面电流的方向和大小可以通过定制的光束来控制，但其基本机制尚未得到很好的理解。为了直接解决这种光电流的“诞生”，我们需要将时间分辨率提高到基本散射事件的尺度（$\sim$ 10 fs）。在这里，我们激发和测量光电流的三维模型拓扑绝缘体$\mathrm{Bi}_2\mathrm{Se}_3$的时间分辨率短至20 fs的采样伴随发射的宽带太赫兹电磁场从1到40太赫兹。值得注意的是，超快的表面电流响应是由沿硒铋键的电荷转移。与此相反，光子螺旋度相关的光电流被发现具有数量级小于预期的数量级从代方案的基础上不对称的狄拉克锥的人口减少。我们的研究结果也是直接相关的光电子器件的基础上拓扑绝缘体表面电流。
2015-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast All Optical Magnetization Control for Broadband Terahertz Spin Wave Generation
利用飞秒激光脉冲对磁化强度进行全光操纵，可以按需产生太赫兹自旋波。本文提出了一个能量平衡模型，该模型解释了铁、钴、镍、钆和镍$_{2}$ MnSn Heusler合金五种不同磁性金属薄膜从激光脉冲到电子浴的耦合声子、自旋和磁化的能量转移率。基于金属磁性薄膜的居里温度（T $_{C}$），在金属磁性薄膜中出现两种类型的瞬态磁化动力学：I型（Fe、Co和Ni，T $_{C}$ >室温，RT）和II型薄膜（Gd和Ni $_{2}$ MnSn，T $_{C}$ $\approx$ RT）。研究了激光能量密度和脉冲宽度对单脉冲高斯激光的影响以及金属薄膜厚度对磁化动力学的影响。光谱动力学表明，宽带自旋波高达24太赫兹，可以产生全光操纵这些纳米薄膜的磁化。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of photo-induced dynamic competition of metallic and insulating phase in a layered manganite
我们发现的证据表明，反铁磁金属相和电荷和轨道有序的绝缘相之间的竞争在再入相边界的层状锰氧化物，LaSr 2 Mn 2 O 7，可以操纵使用超快光激发。在不同的激光能量密度下，测量了Jahn-Teller超晶格反射随时间的演化，这表明电荷和轨道序的形成。激光诱导的Jahn-Teller反射强度的增强和降低在光激发后的弛豫期间在早期（~10 ns）和晚期（~150 ns）时间延迟之间显示出符号反转。这种效应与激光激发调制金属相和绝缘相之间的局部竞争的情况是一致的。
2015-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics and sub-wavelength periodic structure formation following irradiation of GaAs with femtosecond laser pulses
的超快过程和动力学的激发载流子的GaAs辐照飞秒（fs）脉冲激光的理论研究进行的条件下，诱导材料损伤和最终的表面改性的加热固体。基于飞秒激光辐照后基本多尺度物理过程的研究，对不同脉冲宽度τp（τp较小时，瞬态载流子密度随τp增大，皮秒量级时，瞬态载流子密度随τ p减小）下产生的瞬态载流子密度与损伤阈值的关系进行了参数研究。此外，通量值的原始半导体材料表现出金属行为的估计。它示出，在导带中产生足够数量的载流子来激发表面等离子体（SP）波，当与入射光束和基于流体的表面改性机制耦合时，导致形成垂直于激光束偏振取向的亚波长周期性结构。损伤阈值和诱导周期结构频率的实验结果与理论预测吻合较好。
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Transient dynamics of the phase transition in VO2 revealed by mega electron-volt ultrafast electron diffraction
本研究利用兆电子伏特超快电子衍射揭示准单晶VO2薄膜光致相变中钒二聚体消失与晶体对称性转变不同步的瞬态动力学，为理解其超快相变提供了新信息。
2023-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast electron dynamics and cubic optical nonlinearity of free standing thin film of double walled carbon nanotubes
在外管第一金属跃迁能附近的双壁碳纳米管自由膜上进行的超快简并泵浦探测实验显示出超快（$97 fs$）光漂白，然后是光诱导吸收和$1.8 ps$的缓慢弛豫。在相同的激发能下进行的飞秒闭孔和开孔z扫描实验显示出饱和吸收和负立方非线性。由这些测量值，估算出三阶非线性极化率的实部和虚部分别为Re（$χ^{(3)}) \sim -2.2 \times 10 ^{-9} esu$）和Im（$χ^{(3)}) \sim 1.1 \times 10 ^{-11} esu$ .
2008-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Anisotropy of Ultrafast Strain in $V_2O_3$ Thin Films: Out-of-Equilibrium Phase Transitions under Interfacial Clamping
Univ Rennes, CNRS, Institut de Physique de Rennes (IPR) -- UMR 6251（雷恩大学，法国国家科学研究中心，雷恩物理研究所）；MAX IV Laboratory, Lund University（隆德大学马克四实验室）
通过方位分辨时间分辨X射线衍射，发现界面钳制在V2O3薄膜超快光致相变中作为静态选择器，决定各向异性应变动力学。
2026-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Picosecond acoustic excitation driven ultrafast magnetization dynamics in dielectric Bi-substituted yttrium iron garnet
利用飞秒光脉冲，我们研究了超快磁化动力学诱导的铋取代钇铁石榴石（Bi-YIG）埋在厚的Cu/Pt金属双层的介质膜。我们发现，从Pt表面激发样品发射声应变脉冲传播到石榴石膜。我们发现，这种应变脉冲在铁磁共振的频率下在Bi-YIG中引起相干磁化进动。观察到的现象可以解释通过逆磁致伸缩效应的磁晶各向异性的应变引起的变化。这些发现为复杂异质结构器件中磁性石榴石的磁化控制开辟了新的视角。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Massively parallel atomistic simulation of ultrafast thermal spin dynamics of a permalloy vortex
超快磁化动力学探测磁性材料的最基本属性，探索有关负责磁现象的基本相互作用的问题。热效应对于金属系统的激光诱导动力学是非常重要的，但是对于拓扑磁结构的动力学却知之甚少。在这里，我们应用大规模并行原子自旋动力学模拟研究坡莫合金涡旋的50 fs激光脉冲的响应。我们发现，宏观上的短时间尺度的动力学是无法区分的散装，但强大的边缘自旋波导致一个复杂的时间演化的磁性结构和长寿命的纳秒时间尺度上的振荡。在不久的将来，这种模拟将提供前所未有的洞察力的磁性材料和设备的动态超越连续微磁学的近似。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-crystalline Aluminum Nanostructures on Semiconducting GaAs Substrate for Ultraviolet to Near-infrared Plasmonics
铝作为一种用于等离子体的金属材料，由于其将表面等离子体共振的应用扩展到紫外（UV）区域并且在天然丰度、成本和与现代半导体制造工艺的兼容性方面优于贵金属而引起极大兴趣。在这里，我们提出了紫外近红外（NIR）等离子共振单晶铝纳米缝和纳米孔。采用分子束外延（MBE）方法在半导体GaAs衬底上生长了超光滑的单晶铝膜，利用聚焦离子束（FIB）铣削技术在其上制备了高清晰度的纳米结构。单晶铝膜由于超光滑的表面而显示出改善的反射率和降低的双光子光致发光（TPPL）。线性散射和非线性TPPL进行了详细研究。纳米缝阵列显示出清晰的类Fano共振，纳米孔被发现支持光子模式和局域表面等离子体共振。我们还发现，TPPL的产生是更有效的激发偏振平行，而不是垂直于铝膜的边缘。这种违反直觉的现象归因于GaAs衬底的高折射率。我们表明，从铝TPPL的偏振很好地保留了激发极化，是独立的薄膜或基板的晶体取向。我们的研究深入了解了高折射率半导体GaAs衬底上铝纳米结构的光学性质，并说明了一个实用的路线，以实现等离子体器件到半导体上的未来混合纳米器件。
2014-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics in (TaSe$_4$)$_2$I triggered by valence and core-level excitation
在这项工作中，我们研究了范式准一维材料（TaSe $_4$）$_2$ I的平衡动力学，当冷却到室温以下时，即在T $_{\rm{CDW}} $ = 263 K时，该材料表现出向无公度CDW相的转变。我们利用光学激光和自由电子激光（FEL）为基础的时间分辨光谱，以研究的正常状态和CDW阶段的选择性激发的效果，通过探测的近红外/可见光的光学性质沿和垂直于CDW的方向，其中系统是金属和绝缘，分别。在绝缘子系统的情况下，由47 eV和119 eV的超短X射线自由电子激光脉冲激发芯能级引起的反射率瞬变类似于仅激发化合物的价带时记录的反射率瞬变-由1.55 eV的近红外脉冲。相反，金属子系统显示依赖于光激发能量的弛豫动力学。此外，CDW振幅模式的激发仅针对低光子能量的激发而被记录。这一事实表明，光与有序态物质的耦合主要是在价带中直接注入离域载流子时实现的，而不是在芯能级中注入局域激发。在补充方面，桌面实验使我们能够证明准单向性质的CDW阶段（TaSe $_4$）$_2$ I，其指纹沿其$c$轴检测。我们的研究结果提供了新的见解的对称性的有序相的（TaSe $_4$）$_2$ I扰动的选择性激发，并提出了一种新的方法的基础上互补的桌面和自由电子激光光谱的复杂材料的研究。
2022-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous Ni50Ti50 Alloy with Nanoporous Structure Generated by Ultrafast Isobaric Cooling
非晶态泡沫金属由于其独特的力学性能和吸能性能的结合，是一种很有前途的材料。在目前的工作中，原子动力学模拟进行等压条件下的压力$p = 1.0$大气压，以研究如何冷却极高的速率（$5\times10^{13}$ - $5\times10^{14}$ K/s）影响非晶钛镍化物中的孔的形成。对于平衡液相，确定了汽化温度$T_{b}$和状态方程$ρ(T)$。结果发现，这种非晶态固体的孔隙率并不依赖于在这样高的速率冷却，而孔的形态取决于冷却速率的大小。所得结果对研究具有纳米孔结构的非晶态泡沫金属的力学性能具有重要意义。
2020-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ultrafast x-ray diffraction studies of photoexcited coherent phonons in SrRuO$_3$ thin films
本文报道了金属SrRuO $_3$（SRO）薄膜在超短强激光脉冲激发下的超快X射线衍射实验。取决于层厚度，数据表现出（002）SRO布拉格峰的瞬态分裂，证明尖锐的声应变波的产生和传播。这些不同的结构动力学是由于异常快速的电子-声子弛豫，引起了准瞬时的热应力在SRO。数值模拟结果与实验结果吻合良好，证实了解释。尽管不同的SRO层厚度的定性不同的晶格动力学，我们确定了一个普遍的演变的瞬态平均层应变。从激发配置文件的热应力分布的推断的差异可能暗示对温度依赖的有效Grüneisen参数的SRO。
2013-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature and fluence dependence of ultrafast phase separation dynamics in Pr0.6Ca0.4MnO3 thin films
测量了两种Pr 0.6Ca 0.4MnO 3薄膜在拉伸和压缩衬底应变下的瞬态光致反射率和磁光克尔角随温度和注量的变化关系。发现在低于~ 60 K和~ 40 K的温度下，在衬底应变和衬底压缩的薄膜中分别形成了光致瞬态铁磁金属（TFM）相。从磁滞回线的TFM团簇的大小和光调制量的差异，观察到在低温和低激发注量的薄膜与不同的应变。令人惊讶的是，TFM相位光调制的特征时间尺度实际上与应变无关。在高激发能量密度下，团簇的大小和光调制量与衬底引起的应变无关。
2009-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast X-ray imaging of the light-induced phase transition in VO2
利用光来控制量子材料中的瞬态相是一种新兴的设计新特性和功能的途径，观察到热相和非热相都不平衡。预计瞬态阶段是异质的，通过光生畴生长或通过生成拓扑缺陷，这影响系统的动力学。然而，这种纳米级的异质性还没有被直接观察到。在这里，我们使用时间和光谱分辨相干X射线成像跟踪原型光诱导绝缘体到金属相变在纳米尺度上的二氧化钒与飞秒时间分辨率。我们发现，早期的动力学是独立的初始空间异质性，并观察到200 fs切换到金属相。只有在几百皮秒之后，才会出现异质性反应。通过光谱成像，我们发现，瞬态金属相是一个高度正交应变金红石金属相，解释是在对比的基础上的空间平均探针。我们的研究结果表明，空间和光谱分辨测量的理解和解释量子材料的瞬态阶段的至关重要的。
2023-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast photoinduced phase separation dynamics in Pr(0.6)Ca(0.4)MnO(3) thin films
在磁场高达1.1T的条件下，测量了（$_{0.6}$）$_3$薄膜中衬底应变诱导绝缘铁磁相的时间分辨磁光克尔效应。光致克尔旋转和椭圆率表现出明显不同的磁场依赖性。从光致和静态克尔旋转和椭圆率的磁场依赖性的比较，我们得出结论，一个瞬态铁磁金属相，嵌入在绝缘铁磁相，在低温下的光激发后创建。的光致克尔信号与光致反射率的时间依赖性的比较表明的变化的分数的相位发生在一个独立的基板上的时间尺度为10皮秒。
2009-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nanoscale-femtosecond dielectric response of Mott insulators captured by two-colour near-field ultrafast electron microscopy
表征和控制纳米结构莫特绝缘体的非平衡态对新兴的量子技术有很大的希望，同时为研究强相关系统的基础物理提供了一个令人兴奋的场所。在这里，我们使用双色近场超快电子显微镜光诱导的绝缘体到金属的过渡在一个单一的VO 2纳米线和探测随之而来的电子动力学结合纳米飞秒分辨率。我们利用飞秒时间门控的电子脉冲介导的红外激光脉冲，并利用非弹性电子-光散射的敏感性，在材料的介电函数的变化。通过空间映射的近场动力学的一个单独的纳米线的VO 2，我们观察到，超快的光掺杂驱动系统在约150 fs的时间尺度上的金属状态，而不会扰动晶格。由于电子探针的高通用性和灵敏度，我们的方法将允许捕获具有最终时空分辨率的各种纳米级材料的电子动力学。
2020-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First-order kinetics bottleneck during photoinduced ultrafast insulator-metal transition in 3D orbitally-driven Peierls insulator CuIr$_{2}$S$_{4}$
利用全光超快多脉冲时间分辨光谱技术研究了CuIr $_{2}$ S $_{4}$中光诱导三维Peierls类绝缘体-金属（IM）跃迁的超快动力学.低- $T$对称性破缺状态的结构相干性在高于$F_{\mathrm{c}}\approx3$ mJ/cm $^{2}$（在1.55-eV光子能量下）的阈值激发通量的亚皮秒时间尺度上被强烈抑制，导致结构不均匀的瞬态，其在恢复到原始低- $T$状态之前持续几十皮秒。电子顺序显示在$\sim0.6$ ~mJ/cm $^{2}$的显著较低的注量阈值下的瞬态间隙填充。这些数据表明，光诱导过渡到高- $T$金属相的结构动力学是由一阶过渡成核动力学，防止完全的结构过渡到高- $T$相，即使在激发注量显着大于$F_{\mathrm{c}}$。与此相反，动态解耦的电子顺序被抑制，而独立地由于光致莫特过渡。
2022-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast magnetization reversal in ferromagnetic spin-valves: an s-d model perspective
本研究扩展s-d模型，提出金属异质结构中自旋积累的三种动力学机制，解释了无稀土自旋阀的亚皮秒铁磁反转现象，支持反射自旋流极化旋转的成因。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast quenching of electron-boson interaction and superconducting gap in a cuprate superconductor
超快光谱学是一种新兴的技术，在量子材料的研究中具有很大的前景，因为它可以跟踪在平衡附近不明显的相似性和相关性。然而，到目前为止，这些过程改变电子自能的方式-一个描述材料中多体相互作用的基本量-很少被讨论。本文利用时间分辨和角度分辨光电子能谱直接测量了高温铜氧化物超导体中自能对近红外光激发的超快响应。在超导体的临界温度以下，超快激发触发电子自能和超导能隙的同步减小，当超导能隙完全猝灭时，电子-玻色子耦合的减弱达到饱和。相比之下，电子-玻色子耦合对超导体临界温度以上的超快激发和相关材料的金属状态没有反应。这些发现为研究固体中的瞬态自能和关联效应开辟了一条新途径。
2014-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Phonon-dominated energy transport in purely metallic heterostructures
我们使用超快X射线衍射来量化激光激发的纳米Au/Ni双层膜中的能量传输。Ni中的电子输运和有效的电子-声子耦合在几皮秒内将传导电子中的激光沉积能量转化为双层界面处热Ni和冷Au声子之间的强非平衡。随后的平衡动力学模型内的各种两个温度模型证实，对于金膜的热输运是占主导地位的声子，而不是传导电子，因为弱的电子-声子耦合在金。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Electron Dynamics in Epitaxial Graphene Investigated with Time- and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
为了利用石墨烯有趣的光学特性，有必要更好地了解超短时间尺度上材料中的光-物质相互作用。用强烈的超快激光脉冲激发狄拉克费米子会触发一系列涉及电子、声子和杂质之间相互作用的过程。在这里，我们研究这些相互作用的外延石墨烯支持碳化硅（半导体）和铱（金属）基板上使用超快时间和角度分辨光电子能谱（TR-ARPES）的基础上高次谐波产生。对于半导体衬底，我们揭示了一个复杂的热载流子动力学，表现在一个升高的电子温度和线宽的$π$带的增加。通过分析这些效应，我们能够解开石墨烯中的电子弛豫通道。在金属衬底上，发现这种热载流子动力学受到金属的存在的严重干扰，并且我们发现，由于金属对激光场的屏蔽，电子系统比半导体更难加热。
2016-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast laser pulses to detect and generate fast thermo-mechanical transients in matter
近年来，飞秒激光脉冲在物质中脉冲激发热和机械瞬变的应用导致了皮秒声学的发展。最近，泵浦-探测方法已被应用到纳米工程材料中，以光学方式产生和检测GHz-THz频率范围内的声波。本文综述了二维金属纳米结构晶格中热梯度和赝表面声波的超快产生和探测的最新进展。将实验结果与完整的热机械问题的数值分析进行比较，这些材料作为模型系统出现，以研究纳米级的机械和热能传递。该技术对纳米结构质量和形状变化的敏感性，再加上晶格的声子晶体性质，为从高超音速波导到具有飞秒时间分辨率的质量传感器的各种应用开辟了道路。
2010-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photon induced near-field electron microscopy from nanostructured metallic films and membranes
我们调查-实验和理论-非弹性之间的相互作用的快速电子和电磁场散射的金属孔和纳米结构的电介质膜，使用光子诱导近场电子显微镜。在高亮度超快透射电子显微镜中进行的实验-在氮化硅膜上的金孔上显示电子-光耦合强度的强烈调制。我们证明了这种效应是由孔径边缘散射的电场和介质膜对入射波的反射和透射共同作用的结果。此外，当在金属孔内添加纳米结构时，新的散射场干扰先前的贡献，从而在电子-光耦合强度的附加调制中压印纳米结构的光学响应。使用系统的电动力学模拟的基础上的绿色并矢方法，我们定量分析这些不同的贡献的电子-光耦合，并提出进一步的应用。
2023-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Laser-induced ultrafast insulator-metal transition in $\text{BaBiO}_{3}$
研究了强激光脉冲驱动下未掺杂$\text{BaBiO}_{3}$的超快相干量子动力学。我们的计算表明，在很宽的辐射频率和强度范围内，系统经历了从绝缘到金属状态的瞬态变化，其中电荷密度波和相应的能谱间隙消失。跃迁发生在几十飞秒的超快时间尺度上，与相应的晶格振动周期相当。的动态是由一个复杂的相互作用的粒子-空穴激发的间隙和隧道通过它，引起高度非平凡的时间演化，其中包括高次谐波，并揭示周期性再现的间隙。通过求解动力学平均场论方程，得到了系统和辐射的时间演化。结果总结在相图中，有助于一个可能的实验设置，以实现动态控制的导电状态的这种和其他材料具有类似的强电子-声子相互作用。
2020-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Cooperative photoinduced metastable phase control in strained manganite films
凝聚态物理的一个主要挑战是量子相的主动控制。利用脉冲电磁场的动态控制可以克服能量障碍，从而能够进入热不可达的瞬态或亚稳态。在这里，我们展示了应变工程调谐的La 2/3Ca 1/3 MnO 3到一个紧急的电荷有序绝缘相极端的光敏感性，即使是一个单一的光脉冲可以启动过渡到一个长寿命的亚稳隐藏的金属相。全面的单次脉冲激发测量表明，过渡是合作和超快，需要一个临界的吸收光子密度激活本地电荷激发介导的磁晶格耦合，反过来，稳定的金属相。这些结果表明，应变工程可以调整紧急功能接近宏观状态，使动态超快光学相位切换和控制。
2015-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Terahertz-driven ultrafast dynamics of rare-earth nickelates by controlling only the charge degree of freedom
本文利用太赫兹脉冲仅驱动电荷自由度，在稀土镍酸盐中实现纯电子性、超快且局域的 Mott 绝缘体-金属转变，并揭示了绝缘态与金属态不同的电子弛豫路径，为高性能光电子器件应用提供新思路。
2025-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Equilibrium Stabilization of a Hidden Phase Like Metallic State in 1T-TaS2
SRM University - AP（SRM大学-安得拉 Pradesh 分校）；University of Nebraska-Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）；Brookhaven National Lab（布鲁克海文国家实验室）；Xiamen University Malaysia（厦门大学马来西亚分校）；University of Connecticut（康涅狄格大学）
研究通过角分辨光电子能谱学揭示了1T-TaS2中在室温下稳定存在的金属相态，其具有有限费米能级谱权重和星形大卫带折叠特征的杂化间隙，为调控层状材料中的竞争电子态提供了平台。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
