Direct observation of optically induced transient structures in graphite using ultrafast electron crystallography
我们使用超快电子晶体学来研究飞秒激光脉冲在石墨中引起的结构变化。在~<21 mJ/cm ^2的中等能量密度下，观察到晶格振动在~ 8 ps的时间尺度上热化。在接近损伤阈值的较高能量密度下，晶格振动振幅饱和。在一个明显的初始收缩之后，石墨被非热驱动进入一个具有sp^3特征的瞬态，形成层间键。使用从头算密度泛函计算，我们追溯到电子结构的变化，光激发后的管理机制。
2008-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Helicity asymmetry of optically-pumped NMR spectra in GaAs
从理论上分析了光泵NMR信号中螺旋度不对称性和GaAs超精细位移的来源，并进行了实验验证。光泵激电子极化与平衡电子极化之比是确定两种不对称性的关键参数。不对称性随光子能量和激光功率的变化反映了局部温度和电子自旋极化的变化，这两个量通过简单的方法从不对称性中提取出来。其他贡献的不对称性被认为是。
2008-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast optically induced magnetic state transition in 2D antiferromagnets
反铁磁材料中的自旋调控在原子力显微镜光自旋电子学中有着巨大的应用潜力。激光脉冲可以在原子力显微镜金属系统中诱导出瞬态铁磁（FM）态，但从未在二维（2D）原子力显微镜半导体和相关的范德华（vdW）异质结构中得到证实。在这里，使用二维VDW异质结构的FM MnS 2和AFM MXenes为原型，我们研究了光诱导层间自旋转移动力学的实时含时密度泛函理论（rt-TDDFT）的基础上。我们观察到，激光脉冲诱导显着的自旋注入和界面原子介导的自旋转移从MnS 2到Cr2 CCl 2。特别是，我们首次证明了在半导体AFM/FM异质结构在光激发过程中的瞬态FM状态。这是因为邻近磁性破坏了Cr_2CCl_2异质结构的磁对称性。我们的结果提供了对二维磁性异质结构中光控层间自旋动力学的微观理解，并为超快光自旋电子学中操纵磁序开辟了一条新途径。
2022-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical and Electronic Properties of Ferromagnetic GaMnAs Using Ultrafast Coherent Acoustic Phonons
超快双色泵浦-探测测量，涉及相干声学声子（CAP）波，同时提供了信息的机械性能和铁磁GaMnAs的电子结构。Ga_（1-x）Mn_xAs（0.03<x<0.07）的弹性常数C_（11）系统地小于GaAs。发现GaMnAs的C11和Vs都随温度增加（78 K<T<295 K），再次与GaAs中的相反行为形成对比。此外，基本的带隙（在E0临界点）的Ga 1-xMnxAs被发现稍微移动到更高的能量与Mn浓度。
2012-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Monolithic integration of optically anisotropic GeSe-based films on GaAs by templated solid-phase epitaxy
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
本研究开发了利用SnSe缓冲层和偏角GaAs衬底的异位固相外延方法，实现了单取向GeSe薄膜的集成，使各向异性响应提升2倍，为偏振敏感技术提供了新集成途径。
2026-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Optically-patterned nuclear doughnuts in GaAs/MnAs heterostructures
我们展示了一个方案，在半导体/铁磁体异质结构的光学图案化核自旋极化。扫描时间分辨克尔旋转显微镜是用来成像的核自旋极化，结果时，GaAs/MnAs外延层照射具有高斯分布的聚焦激光。这些图像不是跟踪激光光斑的强度分布，而是揭示了核偏振形成具有圆对称性的环形横向结构，其中心处具有凹陷而不是峰值。
2004-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles identification of optically efficient erbium centers in GaAs
North Dakota State University（北达科他州立大学）
通过第一性原理杂化泛函缺陷计算，系统研究了GaAs中Er相关缺陷的电子结构、形成能和非辐射载流子捕获系数，识别出Er与两个氧原子耦合的缺陷中心是光学效率最高的，并解释了掺杂类型和Er/O比对发光的影响。
2026-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of optically excited charge carriers in the room-temperature antiferromagnetic semiconductor $α$-MnTe
本研究利用时间分辨光学与太赫兹超快光谱，探究室温反铁磁半导体 $α$-MnTe 中电荷载流子的超快动力学，揭示了三个弛豫过程及其对泵浦通量的线性和非线性依赖关系。
2023-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Photon-assisted ultrafast electron-hole plasma expansion in direct band semiconductors
本文利用时间分辨太赫兹光谱研究GaAs和InP中电子-空穴等离子体的超快长距离传播，发现相干与非相干两种机制分别可达c/10和c/25的速度，并提出该现象普遍存在于低过剩能量强光激发下的直接带隙半导体中。
2024-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast optically induced ferromagnetic state in an elemental antiferromagnet
我们提出了一个超快的光学诱导的反铁磁Mn在Co/Mn多层膜的铁磁排列的证据。我们观察到瞬态铁磁信号的泵脉冲在Mn L $_3$共振使用x射线磁圆二色性反射率的到来。的效果的时间尺度是可比的激励的持续时间，并发生在Co的磁化淬灭之前。理论计算指出，这种瞬态铁磁态的出现由Co界面引起的Mn未占据态的不平衡的人口。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast laser pulse characterization by THG d-scan using optically enhanced graphene coatings
为了提高石墨烯的非线性光学响应和抗激光损伤能力，我们利用甲酸光辅助转移氢化反应成功地对5层TCVD生长的石墨烯进行了功能化。使用功能化的石墨烯样品，我们能够使用THG色散扫描完全表征亚10 fs超短激光脉冲，结果与原始石墨烯样品获得的结果非常一致。
2022-06-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electron-phonon interaction during optically induced ultrafast magnetization dynamics of Au/GdFeCo bilayers
光加热后GdFeCo电子的温度演化在GdFeCo的全光开关中起着关键作用，并且主要由电子和声子之间的耦合强度决定。通常，金属中的电子-声子耦合的强度是通过监测光加热后反射率的变化，然后用一个简单的双温度热模型分析瞬态反射率来推导的。在磁性金属中，不能假设反射率的变化仅取决于电子和声子温度，因为金属的反射率也取决于磁化强度。为了推导GdFeCo中的电子-声子耦合常数，我们分析了GdFeCo电子在光加热后Au和GdFeCo双层膜中的热输运。我们利用Au层的反射率来监测Au声子的温度演化。通过用热模型解释双层膜对加热的响应，我们确定GdFeCo中的电子-声子耦合常数为6 x 10^17 W/（m^3-K），对应于GdFeCo中的电子-声子弛豫时间约为150 fs。
2016-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Structural pathways for ultrafast melting of optically excited thin polycrystalline Palladium films
本文结合X射线自由电子激光超快探测与分子动力学模拟，揭示飞秒激光激发薄多晶Pd薄膜从晶态到液态的结构路径，证明弱电子-声子耦合体系的非平衡熔化模型在超快加热下仍适用，并阐明晶体缺陷的关键作用。
2023-09-19 cond-mat.mtrl-sci
All-optical generation and detection of sub-picosecond ac spin current pulses in GaAs
在室温和90K下，利用两束圆偏振的锁相超快激光脉冲驱动单光子和双光子激发产生的量子干涉，在GaAs体材料和量子阱中产生了亚皮秒交流自旋电流脉冲.电流脉冲的动力学检测光学实时监测和高分辨率泵浦探测技术的电子的真实空间纳米级运动。
2008-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing signatures of intersite and interlayer spin transfer in the ultrafast magnetization dynamics
本研究探究了位点间与层间自旋转移对超快磁化动力学的竞争影响，发现层间自旋转移的存在会削弱光诱导位点间自旋转移的作用，为极短时间尺度调控合金磁化动力学提供了新方法。
2023-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar diffusion of photo-excited carriers in bulk GaAs
用高空间分辨率的超快泵浦探测技术研究了GaAs体材料中双极载流子的扩散。具有点状空间分布的载流子被紧密聚焦的泵浦激光脉冲激发。载体的时空动态监测的时间延迟和空间扫描的探测脉冲。双极扩散系数由线性拟合的面积展开式导出，从10 K时的约170~ $\mathrm{cm}^2 \mathrm{s}^{-1}$下降到室温时的约20~ $\mathrm{cm}^2 \mathrm{s}^{-1}$.我们的结果是一致的，从以前测得的迁移率推断。
2011-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Spatial Imaging and Mechanical Control of Spin Coherence in Strained GaAs Epilayers
利用时间分辨克尔旋转、光致发光和光探测核磁共振谱研究了单轴拉伸应变对n型GaAs外延层自旋相干性的影响。带隙，电子自旋寿命，电子g因子，和核四极分裂同时成像超过毫米级面积的外延层连续变化的应变值。全光学核磁共振技术允许在使用常规光学检测的核磁共振不容易寻址的场状态中访问应变诱导的核四极共振分裂。
2005-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature effect on the coupling between coherent longitudinal phonons and plasmons in n- and p-type GaAs
纵向光学声子与等离子体激元之间的耦合对杂质半导体器件的性能起着至关重要的作用。在这项工作中，我们报告了一个比较调查的耦合温度和掺杂的n型和p型GaAs的依赖关系，通过使用超快光学声子谱。在p型GaAs中，在较低温度下观察到相干振荡的抑制，这与n型GaAs和其他材料明显不同，在这些材料中，相干振荡通过冷却而强烈增强。我们将这一意想不到的观察归因于耗尽层的深度的冷却诱导的伸长，其有效地增加了表面场的屏蔽时间，这是由于光激发载流子在p型GaAs中的缓慢扩散。这样的增加打破了产生相干LO声子的要求，并且反过来，由于它们在时间上的延迟形成，LO声子-等离子体激元耦合模式。
2018-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Optically controlling the competition between spin flips and intersite spin transfer in a Heusler half-metal on sub-100 fs timescales
本研究结合极紫外高次谐波探针与含时密度泛函理论，揭示了Heusler化合物Co2MnGa中三种超快光诱导自旋过程的竞争，实现了亚100飞秒尺度磁化动力学的微观解释。
2023-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Optically Helicity-Dependent Orbital and Spin Dynamics in Two-Dimensional Ferromagnets
本研究利用实时含时密度泛函理论探究圆偏振光诱导的二维铁磁体Fe3GeTe2的轨道与自旋动力学，发现其进动快于退磁并在约250阿秒内产生周期性横向响应，为阿秒尺度角动量操控提供了新途径。
2024-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Optical and electrical spin injection and spin transport in hybrid Fe/GaAs devices
讨论了Fe/GaAs自旋输运器件中电子非平衡自旋极化的成像方法。通过扫描磁光克尔旋转显微镜研究了光注入和电注入的自旋分布。相关的方法被用来证明电自旋检测的光注入的自旋极化电流。从Hanle效应的研究中推断了自旋输运的动力学性质，并讨论了应变对这些器件中自旋输运数据的影响。
2006-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically-induced magnetization switching in NiCo2O4 thin films using ultrafast lasers
本文利用MOKE显微镜观察了具有垂直磁各向异性的NCO外延薄膜在无外加磁场下的激光诱导磁化反转，发现在380 K及以上可实现累积全光反转，为超快无磁场磁化存储提供新途径。
2022-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast optically induced ferromagnetic/anti-ferromagnetic phase transition in GdTiO$_3$ from first principles
外延生长和化学取代一直是功能材料设计的主要手段。这些静态技术已经在通过调整微妙的结构扭曲来控制复杂氧化物的性质方面取得了巨大的成功。最近，一种基于用强中红外线激发红外活性声子的方法已经为通过与拉曼声子的特殊非线性耦合来动态控制结构创造了机会。我们使用第一性原理技术表明，这种方法可以动态地诱导磁性相变从铁磁基态到一个隐藏的反铁磁相在稀土钛酸盐GdTiO $_3$为现实的实验参数。我们表明，Jahn-Teller失真，Gd位移，和红外声子运动的组合占主导地位，这个相变的八面体旋转的影响很小，与传统的智慧。
2018-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast magnetization dynamics of Gd(0001): Bulk vs. surface
利用磁致光学二次谐波产生和磁光克尔效应研究了Gd（0001）的超快激光诱导退磁，并比较了表面和体动力学。我们观察到显着的差异，在瞬态变化的表面和体积敏感的磁光信号，我们归因于光激发，自旋极化载流子之间的表面和体状态的Gd（0001）膜的转移。体磁化动力学的通量相关的分析结果在弱的变化的退磁时间常数，它开始在约700 fs和增加10%内的通量变化高达1 mJ/cm 2。我们比较这些结果与通量依赖的变化的瞬态能量密度计算的两个温度模型。所确定的特征时间的过剩能量转移从电子系统的晶格，这是介导的e-ph散射，范围从0.2 - 0.6 ps。这样一个更明显的注量依赖的变化相比，观察到的，而弱变化的退磁时间的特征时间表明一个更先进的描述的光学激发态比由两个温度模型。
2011-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast electron dynamics in altermagnetic materials
University of Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰多大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）
研究了交替磁性材料中超快电子动力学，揭示了自旋极化在超快时间尺度上的长寿命特性，为理解交替磁性提供了新视角。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Terahertz Spin Hall Conductivity Spectrum in GaAs with Optical Spin Injection
本文首次在室温下观测了GaAs中的太赫兹自旋霍尔电导率谱，利用高精度太赫兹偏振测量技术解析了光学注入自旋极化电子的逆自旋霍尔效应，揭示了其主要起源从直流下的杂质散射向太赫兹下的内禀Berry曲率机制的转变。
2024-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Resolving Length Scale Dependent Transient Disorder Through an Ultrafast Phase Transition
本研究利用超快时间分辨对分布函数方法，对光抽运CuIr$_{2}$S$_{4}$相变过程进行测量，揭示了依赖于长度尺度的瞬态无序结构演化，证明了局部结构与无序在非平衡过程中的关键作用及XFEL设施的可行性。
2024-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Ultrafast Spin Dynamics in Solids
自旋弛豫和退相干是自旋电子学和基于自旋的量子信息科学的核心。目前，理论方法，可以准确地预测自旋弛豫的一般固体，包括必要的散射途径，并能够为ns到ms的模拟时间是迫切需要的。我们提出了一种基于Lindblad动力学的第一性原理实时密度矩阵方法来模拟一般固态系统的超快自旋动力学。通过对泵浦、探测和散射过程的完整的第一性原理描述，包括电子-声子、电子-杂质和电子-电子散射的自洽电子自旋-轨道耦合过程，我们的方法可以直接模拟在任何温度和掺杂水平下的超快泵浦-探测测量。我们首先将这种方法应用到一个典型的系统GaAs，并获得良好的协议与实验。我们发现，不同的散射机制和声子模式的相对贡献有很大的不同自旋和载流子弛豫过程。与以前基于模型哈密顿量的工作形成鲜明对比，我们指出，电子-电子散射在室温下是可以忽略不计的，但在低温下成为主导的自旋弛豫在n型GaAs。我们进一步研究超快动力学在新型自旋valleytronic材料-单层和双层WSe 2与现实的缺陷。我们发现，自旋弛豫是高度敏感的局部对称性和周围的缺陷的化学键。我们的工作为固体自旋动力学提供了一个预测性的计算平台，这对于设计自旋电子学和量子信息技术的理想新材料具有前所未有的潜力。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Time-Resolved Cathodoluminescence in an Ultrafast Transmission Electron Microscope
超快透射电子显微镜（UTEM）将亚皮秒时间分辨率与TEM光谱的多功能性相结合。它允许人们结合互补技术来研究材料特性的动力学。然而，到目前为止，时间分辨阴极射线发光，这是期望给访问的光学性质的动力学，仍然无法在UTEM。在本文中，我们报告了时间分辨阴极射线发光测量的超快透射电子显微镜。我们测量了具有高密度NV中心的纳米金刚石的寿命图，具有12 nm的空间分辨率和亚纳秒分辨率。这项研究为UTEM的新应用和光学活性纳米结构的相关研究铺平了道路。
2021-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Coherent Longitudinal and Shear Acoustic Phonons in TaAs Using Ultrafast X-ray Diffraction
利用飞秒时间分辨X射线衍射研究了Weyl半金属TaAs中的光激发相干声子。在我们的实验中探测到的（112）表面的低对称性使得能够同时激发纵向和剪切声学模式，其色散与我们的模拟非常匹配。我们观察到的纵向模式，这是显着缺席的剪切模式的光谱线形的不对称性，这表明可能是由光致载流子扩散驱动的时间依赖性的频率啁啾。我们认为，对称性的基础上，这些声学变形可以瞬时改变电子结构附近的外尔点和支持模型计算。我们的研究强调了使用离轴晶体取向时，光学激发拓扑半金属的声学变形，允许一个瞬时改变其晶体和电子结构的好处。
2022-02-28 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
Optical orientation of Mn^2+ ions in GaAs
本文报道了在弱纵向磁场（B <= 100 mT）作用下Mn ^2+在GaAs中的光学取向。使用自旋翻转拉曼散射光谱直接评估25%的锰自旋极化。Mn^2+的动态极化是由于与光学取向的导带电子的s-d交换相互作用而发生的。时间分辨光致发光揭示了非平凡的电子自旋动力学，其中取向的Mn^2+离子倾向于稳定电子自旋。
2010-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically probing the fine structure of a single Mn atom in an InAs quantum dot
报道了在几特斯拉纵向磁场中，单个Mn原子掺杂的InAs/GaAs量子点的光谱特性。我们的研究结果表明，Mn杂质是一个中性的受主态A^0，其有效自旋J=1受到量子点势及其相关应变场的显著扰动。自旋与注入到量子点中的光载流子的相互作用对于空穴是铁磁的，具有几百微电子伏特的有效耦合常数，但是对于电子是非常小的。
2007-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Optically induced spin electromotive force in ferromagnetic-semiconductor quantum well structure
本文开发了一种系统性方法，通过结合自旋电动势测量与光致发光检测，研究GaMnAs/GaAs/InGaAs量子阱混合结构的自旋相关输运，并在纳米尺度分辨动态铁磁邻近效应，该方法可推广至2D范德华材料。
2023-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of Out-of-Equilibrium Ultrafast Relaxation Dynamics in Metals
金属的超快激光激发导致电子和离子自由度的相关的高度非平衡动力学，然而，广泛使用的双温度模型只能很好地捕获这些动力学。在这里，我们开发了一个平衡理论，捕捉电子和声子种群的完整动态演化，并提供了一个微观描述的能量传递光学到电子的晶格。所有必要的非平衡能量过程，如电子-声子和声子-声子相互作用都考虑在内。此外，由于所有所需的量是从第一性原理计算，该模型给出了一个精确的描述的松弛动力学，而不需要拟合参数。我们将该模型应用于FePt，并表明详细的弛豫是不平衡的皮秒。
2017-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of laser-induced ultrafast demagnetization of L1$_0$ FePt: Intensity dependence and importance of electron coherence
本研究利用含时密度泛函理论探讨 FePt 的光致超快退磁机制，发现退磁源于非线性光磁效应并随电场呈二次标度，且电子相干性在退磁过程中起主导作用。
2023-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of spin diffusion in semi-insulating GaAs
我们用光学瞬态光栅光谱测量了半绝缘GaAs（100）中光学取向电子的自旋扩散。捕获和复合不会迅速耗尽光激发的人口。88 +/-12cm2/s的自旋扩散系数在15 K至150 K的温度下大致恒定，并且自旋扩散长度为至少450 nm。我们表明，它是可能的，使用自旋扩散来估计电子扩散系数。由于电子-电子相互作用，电子扩散比自旋扩散大1.4倍。
2011-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin Control of Drifting Electrons using Local Nuclear Polarization in Ferromagnet/Semiconductor Heterostructures
我们展示了在GaAs沟道中局部控制移动电子自旋旋转的方法。当自旋被拖曳通过在MnAs/GaAs界面处产生的自旋极化核的区域时，光注入自旋的拉莫尔频率被调制。由原子核产生的有效场利用铁磁邻近极化效应进行光学或电学控制。自旋旋转也通过控制载流子穿过极化区域的时间来调谐。我们证明相干自旋旋转超过4 π弧度在运输过程中。
2010-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spin-nematic and ferroelectric phase transitions induced by femto-second light pulses
光诱导相变的锰氧化物$\rm Pr_{1/3}Ca_{2/3}MnO_3$已被模拟使用模型哈密顿量，捕获强相关的电荷，轨道，晶格和自旋自由度的动态。它的参数已从第一性原理计算中提取。超过飞秒光脉冲的临界强度，材料经历从非共线到共线反铁磁相的超快和非热磁相变。光脉冲根据光的偏振选择性地激发自旋极化相或铁电相。该行为可以追溯到Mn-三聚体之间的光致铁磁耦合，即在三个Mn-位点上离域的极化子。极化引导极化晶体聚合成确定目标相的铁磁链的不同图案。
2020-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning the Ultrafast Spin Dynamics in Carrier-Density-Controlled Ferromagnets
半导体Eu 1-xGdxO的铁磁有序的超快增强或淬灭是通过共振光激发实现的。磁序的修改是建立在3 ps内所揭示的光学二次谐波产生。理论分析表明，响应是由化学和光学产生的载流子在一个非平衡的情况下，超出三温度模型的相互作用。给出了设计具有可调谐超快自旋动力学的自旋电子学材料的一般准则。
2013-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Triggering and probing of phase-coherent spin packets by time-resolved spin transport across an Fe/GaAs Schottky barrier
时间分辨电自旋输运被用来产生和探测GaAs中的自旋电流。我们使用高带宽的电流脉冲注入相位相干自旋包从Fe到n-GaAs。通过时间分辨的法拉第旋转，我们证明了自旋注入一个明确定义的相位通过观察多个拉莫尔进动周期。我们还表明，自旋进动的光学产生的自旋包在n-GaAs可以探测电自旋极化的光电流脉冲。注射和检测实验不是彼此的直接倒数。特别是，我们发现，由光电流脉冲产生的界面自旋积累起着至关重要的作用，在时间分辨的电自旋检测。
2012-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of excitons in cubic III-V semiconductor GaAs, InAs and GaN quantum dots: fine structure and spin relaxation
系统研究了立方Ⅲ-Ⅴ族半导体GaAs、InAs和GAN量子点中激子的精细结构，通过建立有效激子哈密顿量，计算了GAN量子点中激子的自旋弛豫。电子-空穴交换相互作用哈密顿量，其中包括长和短范围的部分，推导出的有效质量近似内，考虑到传导，重和轻空穴带，特别是分裂带。在这项工作中应用的计划允许在强和弱限制制度的激子的描述。证明了无微扰地处理电子-空穴直接库仑相互作用的重要性。我们在我们的计算表明，光洞和分裂带是可以忽略不计的激子精细结构时，即使是GAN量子点，和短程交换相互作用是无关紧要的，当考虑光学活性的二重分裂。我们指出，在许多以前的工作中被忽略的长程交换相互作用，有助于亮态和暗态之间的能量分裂，与短程交换相互作用。强依赖于光学活性的双重分裂的各向异性的点形状的报告。大的双峰分裂高达600 $μ$ eV，甚至高达几个毫电子伏的小点尺寸与大的各向异性，在GAN量子点。计算了GAN量子点中最低两个光学活性激子态之间的自旋弛豫，显示出对量子点各向异性的强烈依赖性。报道了GAN量子点的长激子自旋弛豫时间。这些结果与实验结果吻合得很好。
2011-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast electron dynamics in platinum and gold thin films driven by optical and terahertz fields
我们通过探测铂和金薄膜的瞬态光反射率，研究了太赫兹和光脉冲在铂和金薄膜中触发的超快电子动力学。铂膜对强太赫兹脉冲的响应类似于两种膜的光致动力学，并且可以通过双温度模型来描述。令人惊讶的是，金可以表现出小得多的太赫兹脉冲引起的反射率变化，并具有相反的符号。对于铂，我们估计一个20%以上的太赫兹驱动的动力学的电子-声子耦合相比，光诱导的，我们归因于一个额外的非热电子-声子耦合的贡献。我们解释了显着的响应金太赫兹辐射与场发射的电子由于福勒-诺德海姆隧穿过程中，在样品的厚度低于近场增强的结构渗透阈值是可能的。我们的研究结果提供了一个基本的洞察超快过程相关的现代电子和磁光应用。
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Ultrafast observation of electron hybridization and in-gap states formation in Kondo insulator SmB6
SmB 6是一种很有希望的拓扑Kondo绝缘体。在这封信中，我们报告超快载波动力学的SmB 6。观察到两个特征温度：T1=100 K和T2= 20 K。T1对应于由太赫兹f波段等离子体激元振荡的突然消失所揭示的f-d杂化间隙的打开。在T1和T2之间，声子瓶颈效应主导光生载流子弛豫过程。在T2以下，我们观察到了带隙内态的形成，这些态受到光注入热电子和瞬态电子温度变化的强烈影响。
2015-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast THz Faraday Rotation in Graphene
采用太赫兹（THz）法拉第旋转测量研究p型CVD石墨烯中的载流子动力学。我们在磁场中使用静态和时间分辨偏振敏感的THz透射测量来探测GaAs、InP和石墨烯中的自由载流子。静态测量探测平衡载流子密度和动量散射率。时间分辨（光泵/太赫兹探测）测量探测光激发后这些量的变化。在典型的CVD石墨烯样品中，我们发现在800 nm处用1*10^13光子/cm 2脉冲光激发后0.5ps，有效空穴散射时间从37 fs降低到34.5fs，而载流子浓度从2.0*10^12/cm 2增加到2.04*10^12/cm 2，导致膜的电导率瞬时降低。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polaron-induced lattice distortion of (In,Ga)As quantum dots by optically excited carriers
我们报告的高分辨率的X射线衍射研究揭示的影响，载流子光学注入到（In，Ga）As量子点周围的GaAs晶体矩阵。我们发现一个四角晶格膨胀与增强的伸长率沿[001]晶轴是叠加在一个各向同性的晶格扩展。各向同性的贡献来自激发诱导的晶格加热证实了温度依赖性的参考研究。飞秒尺度上的四电子膨胀归因于被捕获在量子点中的载流子形成极化子。
2014-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast enhancement of interfacial exchange coupling in ferromagnetic bilayer
在磁性异质结构中，不同材料之间的磁相互作用通常定义了器件的功能，快速自旋操纵是超快自旋电子学发展中的关键问题。虽然最近开发的光学方法，如超快自旋转移和自旋轨道扭矩打开新的途径，快速自旋操纵，这些过程没有充分利用铁磁多层系统中的界面磁耦合效应提供的独特的可能性。在这里，我们实验证明超快光增强界面交换相互作用的铁磁Co $_2$ FeAl/（Ga，Mn）As系统在低激光能量密度水平。在5 K时，Co $_2$ FeAl与（Ga，Mn）As层的激发效率比GaAs层的激发效率高30-40倍，这是由于两个铁磁层之间通过光激发电荷转移的光增强交换耦合相互作用。此外，相干自旋进动持续到室温，不包括在（Ga，Mn）As层中的光增强磁化的驱动，并指示邻近效应相关的光激发机制。结果强调了考虑铁磁异质结构中界面交换相互作用的范围以及如何利用这些磁耦合效应进行超快，低功率自旋操纵的重要性。
2022-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Phase-ordering of charge density waves traced by ultrafast low-energy electron diffraction
我们介绍了超快低能电子衍射（ULEED）的背散射在表面的结构动力学的研究。使用基于尖端的超短电子脉冲源，我们研究了1 T-TaS 2表面电荷密度波相位之间的光驱动跃迁。该仪器的大传输宽度使我们能够采用斑点轮廓分析，解决在新生的无公度电荷密度波相的相序动力学。我们观察到一个粗化，遵循幂律缩放的相关长度，驱动的电荷有序晶格的位错型拓扑缺陷的湮灭。我们的工作开辟了一个广泛的研究类的结构转变和有序现象的表面和低维系统。
2020-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Control of magnons via ultrafast magnetization modulation
我们通过从头算实时含时密度泛函理论（TDDFT）模拟演示了利用飞秒激光脉冲对磁振子的光学控制。我们预测Fe $_{50}$ Ni $_{50}$中的自旋波动力学可以通过三种不同的机制通过定制所施加的激光脉冲来操纵：（1）依赖于激光强度的磁振子模的元素选择性破坏，（2）依赖于延迟的磁振子模冻结成瞬态非共线状态（其中延迟是在相对于模拟开始的脉冲峰值中），以及（3）光学诱导子晶格间转移（OISTR）驱动的光学磁振子频率的重整化。利用这种过程将大大加快磁振子设备的速度。
2020-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other quant-ph
