Hallmarks of terahertz magnon currents in an antiferromagnetic insulator
本文利用飞秒激光在Py|NiO|Pt结构中激发超快自旋电流，发现NiO中自旋电流速度可达40 nm/ps，并通过非相干磁振子弹道输运解释延迟与展宽现象，为表征磁性绝缘体中太赫兹磁振子输运提供了通用方法。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Kerr and Reflectivity Measurements on the Topological Insulator Bi2Se3
我们报告的第一个太赫兹克尔测量大块晶体的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3。在T=10K和高达8T的场下，利用线偏振和圆偏振入射辐射测量了频率为5.24meV的实和虚克尔角和反射率。单一的无流体载流子体响应不能描述这种线型。具有小质量和令人惊讶的大关联光谱权重的表面态定量地适合所有数据。然而，载流子浓度不均匀性尚未被排除。一种方法，采用一个门被证明是有前途的分离表面从体效应。
2010-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Terahertz-infrared dielectric properties of lead-aluminum double-cation substituted single-crystalline barium hexaferrite
六角铁氧体材料对于开发和制造在无线电和微波频率下工作的电子器件有很高的需求。鉴于其在未来太赫兹电子学中的应用前景，本文介绍了六角铁氧体家族的典型代表，掺铝的铅取代M型钡六角铁氧体Ba0.2Pb0.8AlxFe12-xO 19，x（Al）=0.0，3.0和3.3的太赫兹和红外介电响应。我们研究了独特的大而高质量的单晶。系统和详细的调查依赖太赫兹红外（频率8 - 8000 cm-1）复介电常数对温度（4 - 300 K）和化学组成（x（Al）=0.0，1.2，3.0，3.3，的探测辐射的电场E-矢量的垂直和平行于晶体学c-轴的极化。在红外太赫兹频率下发现了大量的共振吸收带，并将其归属于极性声子和Fe 2+（5E）离子精细结构基态的能级之间的跃迁。与未掺杂的BaFe_（12）O_（19）相比，没有观察到最低频率的A_（2u）声子的软化，表明取代化合物中的位移相变受到抑制.基于介电数据和详细的X射线实验，我们发现，对于所有浓度的Al ~（3+）离子，x（Al）=0.0，1.2，3.0，和3.3，它们主要占据2a和12 k八面体位置的位置，铁在四面体位置的取代度是不显著的。随着基本的发现，所获得的数据的宽带介电性能的Ba0.2Pb0.8AlxFe12-xO 19晶体提供的信息，可用于开发和制造的电子设备的工作频率位于太赫兹光谱带。
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Low temperature terahertz spectroscopy of n-InSb through a magnetic field driven metal-insulator transition
我们使用光纤耦合光电导发射器和探测器进行太赫兹（THz）光谱的轻掺杂n-InSb直接在低温（1.5 K）孔的高场超导磁体。我们测量透射光谱从0.1-1.1太赫兹的样品被驱动通过金属-绝缘体转变（MIT）通过施加磁场。在低场金属态，数据直接揭示了等离子体边缘和磁等离子体激元模式。随着场的增加，在MIT开始时出现了令人惊讶的宽频带（0.3- 0.8THz）的低透射率。该能带随后崩溃并演变成电子“冻结”到绝缘状态下的孤立施主上的急剧1 s-> 2 p-跃迁。
2006-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of potential-inserted quantum wells in the near infrared and Terahertz ranges
我们提出了一个工程的GaAs/AlGaAs量子阱的光学特性，使用AlAs和InAs单层插入。基于扩展基sp 3d 5s * 紧束缚模型，定量研究了单层位置和阱厚度对带间和子带间跃迁的影响。插入的带间跃迁的效果进行了比较与现有的实验数据。至于子带间跃迁，我们表明，在GaAs/AlGaAs量子阱，包括两个AlAs和一个InAs插入，一个三能级{e1，e2，e3 }系统，其中的跃迁能量e3-e2是较低的和跃迁能量e2-e1大于纵向光学声子能量（36 meV），可以与e3-e2跃迁能量广泛可调通过太赫兹范围一起设计。
2016-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz conductivity of localized photoinduced carriers in Mott insulator YTiO$_{3}$ at low excitation density, contrasted with metallic nature in band semiconductor Si
我们使用激光二极管（1.47 eV）和飞秒脉冲激光（1.55 eV）对莫特绝缘体YTiO $_{3}$和能带半导体Si进行了光泵太赫兹探针测量。这两种样品具有较长的能量弛豫时间（1.5 ms的YTiO $_{3}$和15 $μ$ s的Si），因此，它是可能的，以提取太赫兹复合电导率的光生载流子平衡。我们观察到高度对比的行为- Drude导电性在Si和局域导电性可能服从Jonscher法律在YTiO $_{3}$。YTiO $_{3}$中载流子浓度最高层的载流子数估计为0.015/Ti位。测定了YTiO $_{3}$的各向异性电导率。我们的研究表明，局域载流子可能在莫特绝缘体中光致金属相的早期形成中起重要作用。此外，本研究也显示出转移矩阵法对于空间不均匀载子分布的样品的光学常数的提取是有效的。
2007-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Terahertz Quantum Hall Effect in a Topological Insulator
利用外加磁场下的THz光谱研究了应变碲化汞（HgTe）三维拓扑绝缘体的低温电荷动力学。从法拉第旋转角和椭圆率得到了载流子的完整表征，包括二维密度、散射率和费米速度。得到的费米速度值为样品中载流子的狄拉克特性提供了进一步的证据。在谐振器实验中，我们观察到量子霍尔振荡在太赫兹频率。从这些振荡的周期估计的2D密度同意与拓扑表面状态的直接传输实验。我们的发现为拓扑绝缘体中有限频率量子霍尔效应的研究开辟了新的途径。
2012-08-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coherent strong-coupling of terahertz magnons and phonons in a Van der Waals antiferromagnetic insulator
个体自由度的涌现协同运动，即集体激发，控制着系统基态在外界激励下的低能响应，对于理解低维材料中的多体现象具有重要作用。不同的集体模式的杂交提供了一个途径，对耦合的自由度和量子相位的相干操纵。在磁体中，集体自旋和晶格激发之间的强耦合，即，磁振子和声子，可以导致相干准粒子磁振子极化子。在这里，我们报告的一系列太赫兹磁振子极化子在层状锯齿形反铁磁体FePS 3通过远红外（FIR）透射测量的直接观察。通过磁振子模的塞曼位移，磁振子-声子失谐量连续变化，可以清楚地看到特征避免交叉行为。耦合强度g是巨大的，达到120 GHz（0.5 meV），迄今为止报道的最大值。这种强耦合导致g与共振频率的比值（g/ω）为4.5%，协同系数（g^2/γ_{ph}γ_{mag}）为29。实验结果很好地再现第一原理计算，其中强耦合被确定为产生声子调制的各向异性磁相互作用，由于自旋轨道耦合。这些发现建立FePS 3作为一个理想的测试平台，探索杂交诱导的拓扑磁振子在两个维度和相干控制的自旋和晶格自由度在太赫兹制度。
2021-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Metal Doping in Topological Insulators- A Key for Tunable Generation of Terahertz
独特的表面边缘态使得拓扑绝缘体成为不同应用领域的研究热点。在这篇文章中，我们合成了一个大的单晶铌（Nb）掺杂的Bi 2 Se 3拓扑绝缘体（TI）的化学式为Nb 0. 25 Bi 2 Se 3。单晶的特征在于使用各种技术，如粉末X射线衍射仪（PXRD），直流磁化测量，拉曼，和超快瞬态吸收光谱（TRUS）。在PXRD中有（00 l）的反射，FC和ZFC测量中在2.5K下清晰可见的抗磁转变证明了超导内生晶体的存在。拉曼光谱用于发现样品中的不同振动模式。此外，通过1.90 eV的泵浦激发样品，并且考虑1.38 eV处的动力学衰减曲线用于太赫兹分析。差分衰减曲线具有不同的振动，并且这些振动已经在太赫兹方面进行了分析。这篇文章不仅提供了太赫兹产生的证据，在铌掺杂的样品以及未掺杂的样品，但也表明，掺杂剂原子改变了载流子的动力学，从而在太赫兹频率响应的移位。总之，合适的掺杂剂可以用作TI中太赫兹频率可调谐性的处理器。
2020-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Narrowband terahertz radiation by an impulsive stimulated Raman scattering in an above-room-temperature organic ferroelectric benzimidazole
在室温下，利用飞秒激光脉冲激发有机氢键铁电分子5，6-二氯-2-甲基苯并咪唑，观测到了太赫兹辐射。发射的太赫兹波由三个振荡分量组成，其频率与拉曼和红外激活声子模式的频率一致。这表明，太赫兹辐射是由于偏振调制的红外活性声子激发通过脉冲受激拉曼散射过程。通过考虑每个声子的拉曼极化率张量和偶极距，我们不仅成功地再现了太赫兹辐射的光谱，而且还再现了其时间特性。详细讨论了分析方法。这一结果为有机铁电体中光致太赫兹辐射的研究提供了新的思路。
2018-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Broadband Terahertz Generation from Organic Crystal BNA Using Near Infrared Pump
我们正在报道使用1.15至1.55 μ m近红外泵浦从有机晶体BNA产生太赫兹。我们观察到一个非常大的发射光谱延伸到7太赫兹，相比之下，2.5太赫兹从Ti：Sa泵在以前的报告。在我们的实验中，最大的光到太赫兹的转换效率为0.8%，在1 kHz的重复频率和没有饱和导致的峰值电场为1 GV/m。我们的研究结果表明，在1.15至1.25微米范围内，高能量近红外泵浦源工作的泵强烈的太赫兹产生显着的相位匹配特权。
2019-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Non-magnetic negative-refraction systems for terahertz and far-infrared frequencies
我们证明了均匀的自然发生的材料可以形成非磁性负折射率系统，并提出了具体的实现所提出的方法的太赫兹和远红外频率。所提出的结构远离谐振操作，从而有希望的低损耗设备的能力。
2012-01-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strong coupling between a topological insulator and a III-V heterostructure at terahertz frequency
我们从理论上探讨了由拓扑绝缘体（TI）和III-V族异质结构组成的系统中强耦合的出现，使用基于散射矩阵形式主义的数值方法。具体而言，我们研究了太赫兹激发在由Bi $_{2}$ Se $_{3}$和GaAs材料组成的结构之间的相互作用。我们发现Bi $_{2}$ Se $_{3}$层和AlGaAs/GaAs量子阱之间的相互作用产生了新的混合模式，即Dirac等离子体声子-ISBT极化激元。这些混合模式的形成导致反交叉（光谱模式分裂），其幅度是耦合强度的指示。通过改变组成材料的结构参数，我们的数值计算表明，分裂的大小强烈依赖于掺杂水平和在AlGaAs/GaAs量子阱中的散射率，以及GaAs间隔层的厚度，该间隔层将量子阱结构从TI层分离。我们的研究结果揭示了材料和设备的参数需要获得实验观察到的签名强耦合。我们的模型包括一个额外的二维空穴气（2DHG）的贡献，预计将出现在Bi $_{2}$ Se $_{3}$ /GaAs界面，基于密度泛函理论（DFT）计算，明确占在界面处的原子终端的细节。在TI/III-V界面处的这种大质量2DHG的存在将狄拉克等离子体激元-ISBT极化激元的色散转移到更高的频率。相反，该界面处的阻尼率补偿了2DHG的影响。最后，我们观察到，在TI层的声子共振是至关重要的TI和III-V族材料的太赫兹激发之间的耦合。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Observation of terahertz second harmonic generation from Dirac surface states in the topological insulator Bi$_2$Se$_3$
本文在拓扑绝缘体Bi$_2$Se$_3$薄膜中观测到效率约0.005%的本征太赫兹二次谐波产生，并将其归因于拓扑表面态狄拉克费米子，为通过带内非线性过程探测量子几何开辟了新途径。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Instantaneous Photon Drag Currents in Topological Insulators
拓扑绝缘体材料在凝聚态物理领域得到了广泛的研究，因为其电子态的非平凡拓扑结构在表面产生了一种新的自旋极化Dirac色散。为了描述拓扑绝缘体的电动力学，理解体态和表面态载流子的相干和非相干动力学是至关重要的。我们应用太赫兹发射光谱的本征三维拓扑绝缘体材料，$Bi_{1.5} Sb_{0.5} Te_{1.7} Se_{1.3}$，阐明超快光致载流子动力学。发射的太赫兹电场强烈依赖于激发脉冲的偏振和入射角。在太赫兹辐射对方位角的依赖性中，明确地证实了三重旋转对称性。太赫兹辐射的起源应该是飞秒脉冲激发引起的瞬时光子拖曳电流。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Graphene Plasmonics for Terahertz to Mid-Infrared Applications
近年来，由于石墨烯独特的电学和光学性质、可调谐性、长寿命的集体激发和极端的光限制，石墨烯等离子体激元学研究取得了快速的进展。在这里，我们回顾了石墨烯等离激元的基本性质;它们的能量色散，局域化和传播，等离激元-声子杂化，寿命和阻尼途径。石墨烯等离子体的应用空间在于技术上重要的，但相对未开发的太赫兹到中红外区域。我们讨论了新兴的和潜在的应用，如调制器，陷波滤波器，偏振器，中红外光电探测器，中红外振动光谱，等等。
2014-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz signatures of ultrafast Dirac fermion relaxation at the surface of topological insulators at room temperature
拓扑保护的表面态提供了丰富的物理和有前途的自旋电子学，光电和光子应用，需要正确理解其超快载流子动力学。在这里，我们调查这些动态的拓扑绝缘体（TI）的铋和锑的硫族化物的家庭，在那里我们隔离狄拉克费米子的响应在表面的散装载流子的响应相结合的光激发与带隙以下的太赫兹（THz）光子与TI样品具有不同的费米能级，包括一个样品的费米能级位于带隙内。我们确定明显更快的弛豫载流子的拓扑保护狄拉克表面状态（几百飞秒），相比散装载体（几皮秒）。与这种快速冷却动力学一致，我们观察到太赫兹谐波产生没有任何饱和效应，增加入射场，不像石墨烯表现出强饱和。这为提高THz非线性转换效率以及高带宽光电和自旋电子信息和通信应用开辟了有希望的途径。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantized Magneto-Terahertz Effects in the Antiferromagnetic Topological Insulator MnBi$_2$Te$_4$ Thin Films
本文利用太赫兹法拉第与克尔旋转光谱研究分子束外延生长的 MnBi$_2$Te$_4$ 薄膜，观测三种磁态，并在无栅压的 6 SL、7 SL 样品中发现 6 T 以下的量子化霍尔态。
2025-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An integrated mid-infrared, far-infrared and terahertz optical Hall effect instrument
我们报告的第一个集成的中红外，远红外和太赫兹光学霍尔效应仪器的发展，涵盖了超宽的光谱范围从3厘米$^{-1}$到7000厘米$^{-1}$（0.1-210太赫兹或0.4-870兆电子伏）。该仪器包括四个子系统，其中磁低温恒温器转移子系统使得磁低温恒温器子系统能够与中红外椭偏仪子系统和远红外/太赫兹椭偏仪子系统一起使用。这两个椭偏仪子系统可用作反射或透射模式的可变入射角光谱椭偏仪，并配备有多个光源和检测器。椭偏仪子系统以偏振器-样品-存储-分析器配置操作，允许访问归一化$4\times 4$ Mueller矩阵的左上$3\times 3$块。闭合循环磁低温恒温器子系统提供室温至1.4 K之间的样品温度和高达8 T的磁场，从而能够检测横向和纵向磁场诱导的双折射。讨论了中红外、远红外和太赫兹集成光学霍尔效应仪的理论背景和实际实现，以及光学霍尔效应数据的采集和相应的模型分析程序。作为示例，研究了在6 H-SiC上生长的外延石墨烯、碲掺杂的体GaAs样品和AlGaN/GAN高电子迁移率晶体管结构。所选的实验数据集显示了仪器的全光谱、磁场和温度范围，并展示了数据分析策略。从自由载流子在二维约束和体积材料的影响，以及量子力学效应（间朗道能级跃迁）的观察和讨论的例子。
2014-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz and Infrared Studies of Antiferroelectric Phase Transition in Multiferroic Bi_0.85Nd_0.15FeO_3
在100 ~ 900 K之间对Bi_（0.85）Nd_（0.15）FeO_3陶瓷的高频介电性能进行了研究，发现在600 K附近，当温度低于反铁电相变时，大多数极性声子发生硬化。此外，在顺电相中观察到强的THz介电弛豫。当冷却到Tc ~ 600 K时，弛豫频率变软，介电强度下降，最终弛豫消失。声子和介电弛豫行为是负责在反铁电相变的介电常数的降低。讨论了顺电相THz介电弛豫异常强的原因。Bi_（0.85）Nd_（0.15）FeO_3结构位于极性斜方相和非极性斜方相之间的相界上，极化旋转和极化延伸可以增强该体系的压电响应。与铅基压电钙钛矿，表现出两个铁电相之间的morphotrophic相边界的相似性和差异进行了讨论。
2011-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Infrared and Terahertz Spectroscopy of Strongly Correlated Electron Systems under Extreme Conditions
由于其高亮度，红外和太赫兹同步辐射（IR/THz-SR）已经成为极端（即，技术上更困难）实验条件，例如高压、高磁场、高空间分辨率以及这些条件的组合。使用IR/THz-SR的压力和磁场相关光谱和显微镜方法在全球范围内取得了迅速发展。将它们应用于强关联电子系统（SCES），对极端条件下的电子结构和声子/分子振动模式进行了大量的实验研究。本文综述了近年来红外/太赫兹SR光谱学和显微学方法学的研究进展，以及SCES和其他系统在极端条件下的实验结果。
2012-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Terahertz spin-orbit torque as a drive of spin dynamics in the insulating antiferromagnet Cr$_{2}$O$_{3}$
Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院 IOFFE 研究所）；Institute of Molecule and Crystal Physics, Ufa Federal Research Center, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院乌法联邦研究中心分子与晶体物理研究所）；Ufa University of Science and Technology（乌法科学技术大学）；Institute for Molecules and Materials, Radboud University（拉德堡德大学分子与材料研究所）；New Spintronic Technologies LLC（新自旋技术有限责任公司）；Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普罗霍罗夫普通物理研究所）；Amirkhanov Institute of Physics, Dagestan Federal Research Center, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院达吉斯坦联邦研究中心阿米汉诺夫物理研究所）
研究揭示太赫兹电场驱动的位移电流在绝缘反铁磁体Cr$_{2}$O$_{3}$中产生自旋轨道扭矩，通过电偶极子序参数分析，发现位移电流与反铁磁自旋耦合，为绝缘体反铁磁自旋电子学提供新途径。
2026-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Probing topological insulators surface states via plasma-wave Terahertz detection
拓扑绝缘体（TI）是一种新型的物质量子态，其特征是边缘态或表面态，表现为体波函数的拓扑特征。它们允许电子沿着其表面移动，但不允许电子穿过其内部，它们成为探索奇异物理现象的有趣材料平台，在某种程度上类似于石墨烯Dirac-cone物理学，以及在光电子学，自旋电子学，纳米科学，低功率电子学和量子计算中的令人兴奋的应用。拓扑表面态（TSS）的性质在大多数实验条件下与体态的性质混淆，这是阻碍TSS研究的传统因素。在这里，我们设计了一种新的工具来揭开TSS和探测相关的等离子体效应。通过工程Bi 2 Te（3-x）性别化学计量，并通过门控纳米级场效应晶体管的表面，利用Bi2Te2.2Se0.8或Bi 2Se 3的薄片，我们提供了第一个演示的室温太赫兹（THz）检测介导的过阻尼等离子体波振荡的“激活”TSS的Bi2Te2.2Se0.8薄片。报告的检测性能允许现实的大面积，快速成像，有前途的太赫兹光子学的极好的影响TSS的开发。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploration of terahertz from time-resolved ultrafast spectroscopy in single-crystal Bi2Se3 topological insulator
在这篇文章中，我们侦察的差分反射信号的Bi2Se3单晶片，使用超快瞬态吸收光谱在飞秒时间域，从而探索的实验数据方面产生的太赫兹频率的样品。在本研究中使用的剥离片的良好特征的自熔生长的块体Bi2Se3单晶具有菱面体结构和层状形态。利用时间分辨超快技术研究了在平均功率为0.5 mW的650 nm泵浦激光器下通过反射信号产生的相同的动力学曲线。作为探测延迟的函数的轮廓预测的太赫兹产生的能力进行了估计。这里，执行两种方法FFT（快速傅立叶变换）和FFD（滤波高频分量，随后拟合数据）来估计系统中产生的太赫兹的值。在比较两者（FFT和FFD）时，发现在太赫兹频率的预测中出现了大量的幅度差异。总之，我们不仅报道了Bi_2Se_3薄片中太赫兹的产生，而且还指出，准确的数量级和相同的能力取决于分析方法。从背景信号中提取振动信号对于确定量子材料产生太赫兹的数量级和能力具有重要意义。
2020-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Terahertz and infrared spectroscopic evidence of phonon-paramagnon coupling in hexagonal piezomagnetic YMnO3
研究了六方晶系压磁YMnO_3单晶的太赫兹和远红外电磁响应。在低于Neel温度T_N时，在磁导率μ_a [H（ω）在六角平面内取向]谱中观察到反铁磁共振现象。这种激发在41 ~ 32 cm ~（-1）范围内随加热而减弱，在T_N以上消失。在同一频率范围内，复介电常数ε_c谱中还存在一个弱的强阻尼激发。这种激发有助于在反铁磁和顺磁相的介电谱。它的振子强度显着增加对室温加热，从而提供证据的压磁或高阶耦合到极性声子。其他重阻尼介电激发在100 cm-1附近的顺磁相位中检测到在两个的x-c和x-a谱，它们表现出类似的温度行为。这些激发出现在远低于极性声子的磁振子分支的频率范围内，可以提醒电磁振子;然而，它们的温度依赖性是完全不同的。我们用密度泛函理论计算了整个布里渊区的声子色散分支。对这些结果和先前发表的磁振子色散分支的详细分析使我们得出这样的结论，即所观察到的吸收带源于声子-声子和声子-顺磁振子差分吸收过程。后者是通过在顺磁相中的强短程面内自旋相关来实现的。
2011-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz harmonic generation across the Mott insulator-metal transition
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心）；University of Fribourg（弗里堡大学）；Indian Institute of Science Education and Research Bhopal（博帕尔印度科学教育研究所）
研究通过实验和模型揭示了在稀土镍酸盐中跨越莫特绝缘体-金属转变时太赫兹谐波生成的机制与不同相态中的物理起源。
2024-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impact of terahertz short pulses on the oxygen defect state in TiO$_{2-x}$
本研究通过太赫兹泵浦/红外探测实验，揭示了太赫兹短脉冲可将TiO$_{2-x}$中深度局域电子转化为纳秒寿命的亚稳态极化子，为新型光电应用提供可能。
2024-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Faraday and Kerr rotation spectroscopy of Bi$_{1-x}$Sb$_x$ films in high magnetic fields up to 30 Tesla
我们报告的太赫兹法拉第和克尔旋转光谱测量的结果薄膜的$\text{Bi}_{1-x}\text{Sb}_{x}$，合金系统，表现出半金属到拓扑绝缘体的过渡作为Sb组合物$x$的增加。采用单次激发时域太赫兹光谱仪和台式脉冲微型线圈磁体，在高达30 T的磁场中进行了测量，观察到半金属（$x < 0.07$）和拓扑绝缘体（$x > 0.07$）样品之间明显不同的行为。半金属薄膜的法拉第和克尔旋转光谱显示出明显的下降，随着磁场的蓝移，而拓扑绝缘体薄膜的光谱是正的和无特征的，随着磁场的增加振幅增加，并最终在高场（$>$ 20 T）饱和。半金属膜的椭圆率谱显示出共振，而拓扑绝缘体膜没有检测到椭圆率。为了解释这些观察结果，我们开发了一个理论模型的基础上现实的能带参数和久保公式计算的Landau量子化的电荷载流子的光学电导率。我们的计算定量再现了所有的实验特征，建立了法拉第和克尔信号的半金属膜主要产生从体空穴回旋共振，而在拓扑绝缘体膜的信号表示来自多个电子和空穴口袋的表面载流子的综合效应。这些结果表明，使用高磁场太赫兹磁偏振，结合详细的电子结构和电导率计算，使我们能够明确识别和定量确定独特的贡献，从不同种类的载体的拓扑和非拓扑性质的Bi $_{1-x}$ Sb $_x$。
2019-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz antiferromagnetic dynamics induced by ultrafast spin currents
本文研究铁磁金属/反铁磁绝缘体双层膜，证实超快自旋电流可在皮秒尺度将磁信息传入反铁磁自旋波，为超快磁信息操控开辟新途径。
2024-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Bilayer Field-Effect Phototransistor for Terahertz and Infrared Detection
提出并分析了一种石墨烯双层光电晶体管（GBL-PT）。所考虑的GBL-PT具有以GBL作为沟道以及背栅和顶栅的场效应晶体管的结构。背栅的正偏置导致在沟道中形成导电源极和漏极部分，而负偏置的顶栅提供由光生空穴的电荷控制的势垒。GBL-PT的工作特性与栅压和势垒区电荷变化时沟道不同区域的电位分布和能隙的变化有关。使用开发的GBL-PT器件模型，光谱特性，暗电流，响应率和探测率作为施加的电压，入射光子的能量，电子和空穴散射的强度，和几何参数的函数进行计算。结果表明，GBL-PT的光谱特性是电压调谐的。在太赫兹和红外探测器中，GBL-PT作为光电探测器的性能明显优于其他光电探测器。
2009-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Melting of excitonic insulator phase by an intense terahertz pulse in Ta$_2$NiSe$_5$
本研究探讨了Ta$_2$NiSe$_5$对太赫兹脉冲的光学响应，发现强电场通过量子隧穿诱导激子解离产生载流子，导致激子相部分熔化与金属化，且其机制不同于强光激发。
2023-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Infrared, terahertz, and microwave spectroscopy of the soft and central modes in Pb(Mg1/3Nb2/3)O3
从新的红外（IR）反射率和时域太赫兹（THz）光谱结合可用的高频介电数据以上的MHz范围内的宽的温度范围为10-900 K，在经典的弛豫铁电体Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3（PMN）的软模式和中心模式行为的全貌建议。一个详细的比较给出了最近的超拉曼光谱数据（物理评论快报。117，155501（2016）），并且还利用基于非弹性光和中子散射的其他可用实验。最接近的协议是与超拉曼数据，这两种技术产生相同数量的软模分量和相同的高温软化温度T* ~ 400 K。除了使用介电函数的标准因子分解形式拟合来评估IR-THz数据之外，我们还使用有效介质方法（EMA）对相同数据进行了成功拟合，最初基于这样的假设，即PMN的介观结构由随机取向的单轴各向异性极性纳米畴（PND）组成，在沿着局部PND偶极子的方向上具有稍微更硬的TO极性模式（物理修订版信函96，027601（2006））。使用Bruggeman EMA建模的评估已成功地应用于整个研究温度范围。这些结果表明，在由随机场而不是PND诱导的高温下，垂直于局部偶极矩的响应经历了经典的高温软化，介电常数服从居里-外斯定律，eps_per = C/（T-Tc），C = 1.7 x 10^5 K，Tc = 380 K。在伯恩斯温度~620 K以下，归因于PND翻转的GHz弛豫从软模响应中出现，减慢并加宽，朝向低温温度保持相当强，在那里它可以被分…
2017-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of high-order harmonic generation in graphene by mid-infrared and terahertz fields
基于量子主方程，理论研究了石墨烯在中红外和太赫兹场下的高次谐波产生，发现通过优化场间夹角，太赫兹场可使中红外诱导的五次和七次谐波分别增强10倍和25倍，该增强主要源于跃迁间的相干耦合。
2023-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz magneto-photocurrents in the topological insulator Bi$_2$Se$_3$ probe its topological surface states
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Rutgers, The State University of New Jersey（新泽西州立罗格斯大学）；CNR-IMM, Unit of Agrate Brianza（意大利国家研究委员会材料研究所阿格里特·布兰卡扎分部）
通过太赫兹磁光电流研究拓扑绝缘体Bi$_2$Se$_3$中拓扑表面态的淬灭机制，揭示自旋-电荷转换过程。
2026-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Infrared-transmittance tunable metal-insulator conversion device with thin-film-transistor-type structure on a glass substrate
采用热致变色二氧化钒（VO 2）作为三端薄膜晶体管型器件的有源层，以玻璃为衬底，以水渗透玻璃为栅绝缘体，实现了红外透射率可调的金属-绝缘体转换。交替施加正/负栅压诱导VO 2通道的可逆质子化/去质子化，并且通过VO 2的金属-绝缘体相变以非挥发的方式在室温下同时表现出两个数量级的薄层电阻调制和49%的红外透射率调制。本发明的装置可在全固态结构中通过室温质子化来操作，因此它将作为先进的智能窗为未来节能技术提供新的途径。
2017-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Terahertz Absorption
石墨烯独特的太赫兹特性已被确定为新型光电应用。在添加偏压的石墨烯样品中，在远红外区域中存在增强的吸收和在红外区域中的减弱的吸收。增强（减弱）的强度随着栅极电压而增加，并且增强补偿减弱。我们发现，正是石墨烯中电子的相干长度使得动量相差很小的状态之间的纯电子跃迁成为可能，并使带内跃迁成为可能，这是远红外增强的原因。声子辅助过程是不必要的，并且在任何情况下都不会对求和规则有贡献。这自然会导致结果服从一般求和规则的光学色散。我们预测的强度增强（减弱）的偏见同意实验。这是我们所知道的第一个直接计算，因为先前的间接跃迁声子辅助模型不应该遵守求和规则。
2017-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz light driven coherent excitation of a zone-folded Raman-active phonon mode in the Spin-Ladder System $α'$-NaV$_2$O$_5$
University of Bern（伯尔尼大学）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
本研究利用太赫兹光驱动非线性相互作用，在α'-NaV₂O₅中实现区折叠拉曼活性声子模的相干激发，揭示了其在量子材料中调控结构动力学的潜力。
2025-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz detection of magnetic field-driven topological phase transition in HgTe-based transistors
本文报道了室温下反能带结构碲汞基场效应晶体管的太赫兹探测。在低温下，我们表明，晶体管沟道的非线性允许观察的量子相变由于避免交叉零模式朗道能级在碲化汞二维拓扑绝缘体。这些结果为太赫兹拓扑场效应晶体管铺平了道路。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond formation dynamics of the spin Seebeck effect revealed by terahertz spectroscopy
理解自旋角动量的转移是现代磁学研究的基本内容。一个典型的例子是通过加热相邻的金属膜在磁性绝缘体中产生磁振子。在这里，我们揭示了这种自旋塞贝克效应的初始步骤与<27 fs的时间分辨率使用太赫兹光谱双层铁磁钇铁石榴石和铂。当用红外激光脉冲激发金属时，在与金属电子热化相同的~ 100 fs时间尺度上产生自旋塞贝克电流$j_\textrm{s}$。这一观察结果突出表明，有效的自旋转移严重依赖于载流子倍增，并由金属-绝缘体界面散射的传导电子驱动。分析模型表明，电子的动力学几乎是瞬间印在$j_\textrm{s}$上的，因为它们的自旋只有~4fs的相关时间，并且没有惯性地偏转亚铁磁矩。在材料表征，界面探测，自旋噪声光谱和太赫兹自旋泵的应用出现。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strongly confined Mid-infrared to Terahertz Phonon Polaritons in Ultra-thin SrTiO3
Peking University（北京大学）；Tsinghua University（清华大学）；University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）
超薄SrTiO3膜支持宽频谱、强限制的中红外至太赫兹声子极化子，为下一代光电设备提供关键设计思路。
2025-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Cornertronics in Two-Dimensional Second-Order Topological Insulators
该研究提出由二维二阶拓扑绝缘体量子点的拓扑角态形成角自由度与“角电子学”概念，并发现TiSiCO族单层可通过电、光场调控角态，适用于超小可调太赫兹器件。
2024-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz resonant emission by optically excited infrared-active shear phonons in KY(MoO4)2
本文展示了介电材料 KY(MoO4)2 中由相干红外活性剪切声子激发产生的单色亚太赫兹辐射，其衰减时间长达 33 皮秒，可探测超过 50 个周期的 568 和 860 GHz 辐射，为太赫兹激光技术提供了新途径。
2024-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Near infrared light amplification in Gold diffused Silicon-on-Insulator waveguides
我们报道了可见光泵浦下金扩散绝缘体上硅波导的近红外光放大。在波长为1.55微米的光载波上测得大于30 dB/cm的增益
2016-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast Terahertz Conductivity Probes of Topologically Enhanced Surface Transport Driven by Mid-Infrared Laser Pulses in Bi$_2$Se$_3$
最近在三维拓扑绝缘体（TI）表面上发现的具有拓扑保护的极限薄度电荷输运在基础量子科学和变革性技术中开辟了新天地。然而，一个挑战仍然是如何隔离和解开螺旋自旋输运的表面从体传导。在这里，我们表明，选择性中红外飞秒光激发的独家带内电子跃迁在低温下的拓扑增强太赫兹（THz）的表面输运掺杂Bi 2Se 3的基础上，没有复杂的带间激发或需要控制掺杂。独特的，热电子状态的特征在于保守的人口的表面/体带和频率依赖的热载流子冷却时间，直接区分更快的表面通道比散装。我们确定了体散射率和表面散射率之间的拓扑增强比，即，平衡时$γ_\text{BS}/γ_\text{SS}\sim$为3.80。这些行为是不存在的晶格温度升高，高泵浦光子频率和uences。选择性的，中红外诱导的太赫兹电导率提供了一个新的范例来表征TI，并可能适用于新兴的拓扑半金属，以分离与Weyl节点从其他散装带连接的运输。
2018-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Far Infrared Sensing Of The Oxidation State Of Heme Proteins
我们提出了一种生物传感器的基础上的太赫兹（THz）介电响应的变化时，生物靶结合到探针。通过研究血红素蛋白肌红蛋白（Mb）和细胞色素C（CytC）薄膜的THz透射率随氧结合的变化，验证了这种生物传感器的可行性。我们测量到Mb和CytC的指数和吸光度与氧结合的强烈增加。在80% r.h.下，干燥和水合样品均发生测量变化。表明使用太赫兹时域光谱（TTDS）来监测在周围环境条件下通过生物分子探针薄膜透射的太赫兹脉冲可用于确定生物分子靶的存在。
2003-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio
Simultaneous measurement of circular dichroism and Faraday rotation at terahertz frequencies using heterodyne detection
远红外系统测量全复法拉第角、旋转以及椭圆率，其前所未有的精度为10\，$μ$ rad/T。该系统在0.3 ~ 6 THz的光谱范围内对几条远红外激光线进行工作，产生的结果是10 ~ 310 K温度和$\pm$ 8 × 10 ~（-1）T磁场的连续函数。成功测量的材料包括GaAs 2-DEG异质结构，各种高温超导体，包括Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+x}$，Pr $_{2 - x}$ Ce $_{x}$ CuO $_4$和La $_{2-x}$ Sr $_x$ CuO $_4$，以及拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$的单晶。
2010-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.ins-det
First-principles perspective on full-spectrum infrared photodetectors from doping an excitonic insulator
成像技术的创新涉及寻找适合整个红外范围内检测应用的策略和材料。在此，我们提出了一个新的设计概念的基础上的激子绝缘体的独特功能，即负激子跃迁能量（$E_t$）。我们证明了这一概念，使用第一性原理$GW$ -BSE计算的一维金属有机丝（CrBz）$_\infty$。原始的（CrBz）$_\infty$由于最低激子的负$E_t$而表现出激子不稳定性。替代掺杂可以连续地将$E_t$从$\sim$ 0调谐到$\sim$ 0.6 eV，这显示了从太赫兹到近红外的光子探测能力。这种类型的探测器具有突出的波长选择性，减少热干扰和提高工作温度的优点。我们的工作不仅在稀有的一维激子绝缘体家族中又增加了一名成员，而且为未来高性能红外光电探测器的发展开辟了一条新的途径。
2022-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
