Circular and magnetoinduced photocurrents in Weyl semimetals
我们发展了一个理论的直接带间和间接带内光电流效应的Weyl半金属属于gyrotropic类与不适当的对称操作。在零磁场下，用圆偏振光激发这种材料会产生光电流，其方向取决于光的螺旋度。我们表明，在半金属的C $_{2v}$对称性，津贴的倾斜项中的有效哈密顿量是足以防止取消光电流的贡献，从相反的手征的外尔锥。在C $_{4v}$对称性的情况下，除了倾斜之外，还必须包括电子准动量中的二阶或三阶项。对于间接带内跃迁，每个外尔节点内产生的螺旋度相关的光电流呈现由基本常数、光频率和电场确定的普适值。我们补充研究了磁旋光电流效应，即在非极化激发下在磁场中出现的光电流。在量子化磁场中，光电流是由一维磁子带之间的光跃迁引起的。如果光生载流子之一被激发到具有低于回旋能量的能量的手性子带，则光电流的值特别高。
2018-05-03 cond-mat.mes-hall
Photon helicity driven electric currents in graphene
我们报告的光子螺旋驱动电流在石墨烯的观察。定向净电流在单层石墨烯中由垂直和倾斜入射的圆偏振太赫兹激光辐射产生，并且在反转辐射螺旋度时改变其符号。发展了观测到的光电流的唯象理论和微观理论。我们证明了在斜入射下，电流是由石墨烯片内部的圆形光子拖曳效应引起的。相比之下，在垂直入射的效果源于样品的边缘，这降低了对称性，并导致在辐射场驱动的载流子的非对称散射。除了光子螺旋度相关的电流，我们还观察到光电流响应线偏振辐射。这种影响的微观机制进行了讨论。
2010-02-04 cond-mat.mes-hall
Anomalous skew-scattering nonlinear Hall effect and chiral photocurrents in {\it PT}-symmetric antiferromagnets
本研究针对PT对称反铁磁金属中单一机制霍尔效应消失的问题，发现了贝里曲率与斜散射协同产生的反常斜散射非线性霍尔效应，其具有螺旋度依赖的光电流特性，为反铁磁序探测提供了新工具。
2023-08-24 cond-mat.mes-hall
Controlling helicity-dependent photocurrent in polycrystalline Sb$_2$Te$_2$Se topological insulator thin films at ambient temperature through wave-vector of and photothermal gradient due to polarized light
在室温下，利用脉冲激光沉积技术生长了以c轴取向为主的颗粒状多晶样品，研究了拓扑绝缘体Sb $_2$ Te $_2$ Se中螺旋度相关光电流的光学控制。强的自旋-轨道耦合和自旋-动量锁定使得该系统在应用中具有独特性。我们观察到，可以通过用不同的圆和线偏振光激发样品来控制光电流，产生与偏振相关的电流密度，该电流密度可以与理论模型很好地拟合。即使在室温下，光电流的幅度也高于先前对其他单晶拓扑绝缘体的报道。与理论模型的比较表明，光电流有不同的贡献。研究光电流对激发激光束相对于样品表面法线的入射角（波矢量）的依赖性有助于确定对所观察到的光电流有贡献的不同项的起源。入射角驱动的螺旋度开关，这是一个非常简单和有效的技术来控制定向光电流，也被观察到在这项研究中。该光电流也可以借助于由激发光束产生的光热梯度来控制。由于在存在独特的自旋-动量锁定表面态的情况下用两个相反的（左和右）圆偏振光进行选择性自旋态激发，在存在光热梯度的情况下，入射在样品的两个相对边缘上的光的这种光电流的增强和反转发生。这些观察结果使得这种多晶材料在偏振相关的光电探测应用以及环境条件下的自旋光电子学中更加重要。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Emergence of Three-fold Symmetric Helical Photocurrents in Epitaxial Low Twinned Bi$_2$Se$_3$
我们观察到增强的三倍对称螺旋度依赖的拓扑光电流使用时域太赫兹光谱在外延生长的Bi 2Se 3减少晶体孪生。它是建立如何孪生晶体域引入竞争的响应，模糊固有的非线性光学响应的固有晶体结构。最大限度地减少这种缺陷揭示了强非线性光学响应电流，其幅度和方向取决于激励的晶体轴的对准，并遵循晶体结构的三重旋转对称性。值得注意的是，螺旋激发的光响应的方位角依赖性持续存在-一个前所未有的结果，我们归因于光子拖曳效应，其中光子动量作为一个应用的面内场，在实验室帧中是固定的。此外，当入射光的螺旋度从右圆偏振切换到左圆偏振时，所得太赫兹信号的符号反转，指示光电流的反转。我们的结果表明，即使是扩展的畴缺陷也会掩盖内在的物理过程，使得单畴薄膜的研究对于观察拓扑有序和晶体对称性耦合的现象至关重要。
2023-03-21 cond-mat.mes-hall
Helicity-dependent Ultrafast Photocurrents in Weyl Magnet Mn$_3$Sn
本研究针对非共线反铁磁体Mn$_3$Sn开展光泵浦-太赫兹发射实验，发现其可作为偏振可控的太赫兹辐射源，并结合实验与对称性分析，用光子拖拽效应的光电流解释了该现象。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast photo-thermoelectric currents in graphene junctions in the mid-infrared
Walter Schottky Institute and Physics Department, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学瓦尔特·肖特基研究所和物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；TUM School of Natural Sciences, Department of Chemistry and Atomistic Modeling Center, Munich Data Science Institute, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学自然科学学院化学系与原子模拟中心、慕尼黑数据科学研究所）；Two-Dimensional Crystal Consortium, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学二维晶体联盟）；Department of Materials Science and Engineering, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系）；Department of Chemistry, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学化学系）；Department of Physics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理系）；Department of Engineering Science and Mechanics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学工程力学系）
研究石墨烯结在远红外波段的超快光电流特性，揭示了光热电效应主导行为及载流子弛豫时间随波长变化的机制。
2026-03-13 cond-mat.mes-hall
Excitation of magnon spin photocurrents in antiferromagnetic insulators
在圆光电流效应中，圆偏振光可以在金属中产生直接的电子光电流，并且电流的方向取决于偏振。我们认为，一个类似的非线性效应存在于反铁磁绝缘体中，其中的光和自旋波的总自旋是保守的。因此，自旋角动量将从光子转移到磁振子，从而圆极化电磁场将产生直接的磁振子自旋流。电流的方向由光的螺旋度决定。我们表明，这种共振效应表现为二阶光-物质相互作用。我们还发现了一个几何贡献的自旋光电流，这似乎与复杂的晶格结构和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的材料。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall
Giant photocurrent in asymmetric Weyl semimetals from the helical magnetic effect
我们提出了一种新型的光响应诱导的非对称外尔半金属在外部磁场。在通常的对称外尔半金属中，在磁场中，由入射光在不同外尔锥中产生的粒子和空穴具有相反的螺旋度，因此在相反的方向上移动，相互抵消对光电流的贡献。然而，如果外尔半金属同时具有破缺的粒子-空穴对称性和破缺的空间反演对称性，则不会发生这种抵消。我们把这种光电流的产生称为螺旋磁效应，因为它是由磁场中的螺旋度不平衡引起的。我们发现，由于磁场中的大的态密度，螺旋磁效应诱导了一个显着的大的光电流入射太赫兹频率的光。这表明了一个潜在的应用程序的非对称外尔半金属创建太赫兹光传感器。
2018-07-19 cond-mat.mes-hall
Laser induced THz emission from femtosecond photocurrents in Co/ZnO/Pt and Co/Cu/Pt multilayers
超短激光激发Co/Pt磁性异质结构可以有效地在磁性层和非磁性层的界面处产生自旋电流和电荷电流。这些光电流的方向可以通过圆偏振激光的螺旋度和外部磁场来控制。在这里，我们采用太赫兹时域光谱进一步研究这些光电流现象中的接口的作用。特别地，通过改变中间层的厚度至5 nm，研究了Cu或ZnO中间层对Co/X/Pt（X = Cu，ZnO）中光电流的影响。结果进行了讨论的自旋扩散现象和界面自旋轨道力矩。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall
Polarization-dependent photocurrents in polar stacks of van der Waals solids
半导体范德华固体的单层，例如过渡金属二硫属化物（TMD），当放置在衬底上或在异质叠层中时，获得垂直于层的显著的电极化的强度。这导致电子与垂直于层的电场的线性耦合。以高于间隙的频率倾斜入射的辐射由于与法向和面内交流电场的耦合而引起带间跃迁。这两个过程之间的干扰导致相当大的面内光电流和谷电流。电流的方向和大小由光偏振控制，并由其螺旋或非螺旋分量决定。螺旋度相关的弹道电流由于不对称的光生作用而产生。非螺旋电流具有由光激发载流子的不对称散射引起的弹道贡献（在足够干净的样品中占主导地位）和侧跳贡献。磁感应光电流是由于洛伦兹力或由于与Berry曲率相关的固有磁矩。
2015-09-07 cond-mat.mes-hall
Schottky Electric Field Induced Circular Photogalvanic Effect in Cd3As2 Nanobelts
狄拉克半金属由于具有晶体反转对称性，被认为是不可能出现圆形光电流效应的。在这里，我们报告的观察在Cd3As2纳米带场效应晶体管的CPGE，当光激发集中在附近的金属接触到室温。我们将CPGE归因于肖特基电场诱导的对称性破缺，这导致了通过自旋动量锁定的圆偏振光激发的光电流调制。该假设是支持一套实验，包括空间和角度分辨螺旋度依赖的光电流，开尔文探针力显微镜，和栅极电压的依赖。第一性原理计算证实了场致结构畸变后的拓扑相变。这项工作提供了关键的见解电控螺旋度依赖的光电子学在狄拉克材料。
2022-10-07 cond-mat.mes-hall
Circular photogalvanic effect in Cu/Bi bilayers
本文研究了Cu/Bi双层膜的循环光电流效应。当可见光范围内的圆偏振光斜入射到双层膜上时，我们发现了一个依赖于光的螺旋度的光电流。这种光电流出现在垂直于光入射平面的方向上，但在平行配置中不存在。的螺旋度依赖的光电流显着降低的Bi单层膜和效果几乎是不存在的Cu单层膜。对CPGE的传统解释表明，在Cu/Bi双层膜中存在Rashba类型的自旋动量锁定带。然而，与以前在其他系统中研究的CPGE报告相反，这里用于激发载流子的光能远大于Bi的带隙。此外，当光的能量更大时，Cu/Bi双层的CPGE更大：用蓝光激发的螺旋度依赖的光电流比红光大近两倍。因此，我们认为铜/铋双层的CPGE可能有一个不同的起源相比，传统的系统。
2018-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent generation at ABA/ABC lateral junction in tri-layer graphene photodetector
金属-石墨烯-金属光电探测器利用石墨烯/金属结附近产生的光电流，具有高速和宽带操作等优点。在这里，我们报告在ABA/ABC堆叠域结在三层石墨烯的光电流产生与0.18 A/W的响应度。与通常的金属-石墨烯-金属器件不同，光电流在石墨烯通道的中间产生，而不局限于金属电极附近。光电流的大小和方向取决于背栅偏压。理论计算表明，在两个堆叠畴之间存在一个内建的能带偏移，光电流的主要机制是由于Seebeck系数差引起的光热电效应。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
1D Interface-Induced Real-Space Berry Curvature Gradient Encoded in SpinValley-Coupled Nonlinear Photocurrent in Lateral Heterostructure
Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院哈格普尔分校）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本研究在单层横向异质结构中观察到由一维界面诱导的贝里曲率偶极子驱动的自旋-谷耦合圆光生伏特效应，为谷电子学提供了新平台。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transverse spin photocurrents in ultrathin topological insulator films
本文从理论上研究了超薄拓扑绝缘体薄膜中线偏振和圆偏振辐射产生的电荷与自旋光电流，发现当薄膜上下表面对称性被破坏时会产生螺旋横向自旋电流，该电流在面内镜像下不变但在π/2旋转下具有s波和d波分量，可用于自旋电流光晶体管和放大器。
2025-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Tracking ultrafast photocurrents in the Weyl semimetal TaAs using THz emission spectroscopy
利用太赫兹发射光谱研究了外尔半金属TaAs中偏振相关的超快光电流。我们的研究结果表明，无论入射光的偏振方向如何，沿非中心对称的c轴产生高度定向的瞬态光电流，而在ab平面内激发螺旋度相关的光电流。这与早期的静态光电流实验是一致的，并证明的基础上所施加的物理约束的对称性和时间动力学固有的电流的产生和衰减，光学诱导的光电流在钽酸盐是固有的基础晶体对称性的过渡金属铌酸盐家族的Weyl半金属。
2019-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photon Momentum Enabled Symmetry Breaking and Nonlinear Photocurrents in the Centrosymmetric Dirac Semimetal PdTe
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）；Jaypee Institute of Information Technology（贾伊皮信息技术学院）
研究通过光子动量转移打破对称性，揭示PdTe中非线性光学响应的机制，证实光子提供方向轴以探测能带量子几何。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Substrate Sensitive Mid-Infrared Photoresponse in Graphene
我们报告中红外光电流光谱的石墨烯纳米阵列上的二氧化硅显示双重签名的基板相互作用。首先，石墨烯等离子体激元和介电表面极性声子的混合极化激元模式在石墨烯中产生热光电流，其具有可通过栅极电压、纳米晶宽度和光偏振来调谐的光谱特征。其次，激发与衬底相关的声子极化激元，这间接加热石墨烯，导致具有固定光谱特征的石墨烯光电流。其他常用衬底的模型表明，石墨烯红外光电探测器的响应度可以通过选择衬底来定制特定的中红外频带。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz radiation driven chiral edge currents in graphene
我们观察在单层石墨烯样品中诱导的光电流的石墨烯边缘的照射与圆偏振太赫兹辐射在正常入射。光电流沿样品边缘流动并形成涡流。它的缠绕方向通过将轻螺旋度从左旋转换为右旋而反转。我们证明，光电流源于样品的边缘，这降低了空间对称性，并导致在辐射电场驱动下的载流子的非对称散射。理论计算与实验结果吻合较好。我们表明，边缘光电流可以应用于确定的导电类型和在石墨烯边缘附近的载流子的动量散射时间。
2011-07-19 cond-mat.mes-hall
Orbital mechanism of the circular photogalvanic effect in quantum wells
结果表明，自由载流子（德鲁德）吸收的圆偏振辐射的量子阱结构导致的电流流动。光电流在光螺旋度切换时反转其方向。一个纯轨道机制，这样的圆形光电效应的基础上，提出了不同的途径，有助于光吸收的干涉。计算表明，在$n$掺杂的量子阱结构的螺旋度依赖的光电流的大小对应于最近的实验观察。
2007-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub-wavelength mid-infrared imaging of locally driven photocurrents using diamond campanile probes
Lancaster University（兰卡斯特大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）；Shiv Nadar Institution of Eminence (Delhi-NCR)（希夫纳达尔卓越学院（德里-国家首都辖区））；Radboud University（拉德堡德大学）；Istituto Italiano di Technologia（意大利理工学院）
利用金刚石Campanile探针实现亚波长中红外成像，用于探测局部驱动的光电流，提升低能载流子动力学研究的分辨率和效率。
2026-03-04 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Femtosecond Photocurrents at the Pt/FeRh Interface
飞秒激光激发的FeRh/Pt双层发射的超快脉冲的光电流在Pt层，从而导致在太赫兹光谱范围内的电磁辐射的发射。分析了飞秒激光脉冲的偏振态、外加磁场、样品温度和样品取向对太赫兹辐射的影响，结果表明，由于垂直自旋抽运和光致反自旋轨道力矩，在FeRh/Pt界面处可以产生光电流.从FeRh到Pt的垂直自旋泵浦不依赖于光的偏振，并且起源于超快激光诱导的FeRh铁磁相的退磁。在FeRh/Pt界面处的光致逆自旋轨道扭矩可以用圆偏振光对铁磁FeRh的磁化强度和随后产生的光电流的螺旋度相关效应来描述。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
The impact of metallic contacts on spin-polarized photocurrents in topological insulator $\text{Bi}_2\text{Se}_3$ nanowires
近年来，一种新的量子相--拓扑绝缘体在各种材料中得到了生动的研究。其独特的能带结构允许基于圆形光电流效应的自旋极化电流的光学产生和控制。在本文中，我们通过驱动光波的偏振态来产生和区分不同的光电流贡献。我们讨论了螺旋度相关的自旋极化电流和极化无关的热电流的空间分辨地图，专注于拓扑绝缘体/金属接触界面的影响。我们观察到两个电流的贡献显着增强的电流值在拓扑绝缘体/金属接触界面，而且偶极分布的自旋极化电流接近接触。我们讨论了热电压作为一个三材料塞贝克效应的一般行为，并解释了由空间电荷区域的拓扑绝缘体/金属接触界面中产生的光电子的加速增强值。此外，我们解释了温度梯度与自旋能斯特效应作为一个可能的起源的增强和偶极子样分布的自旋极化电流。
2021-01-22 cond-mat.mes-hall
Hyperbolic enhancement of photocurrent patterns in minimally twisted bilayer graphene
研究了扭曲双层石墨烯（TBG）的准周期莫尔条纹及其对电子性质的影响。在小扭转角$θ$下，由于原子重构，莫尔超晶格变形为分隔微米级AB和BA堆叠区域的窄畴壁网络。我们使用扫描探针光电流成像来解决发生在这些域壁的塞贝克系数的纳米级变化。所观察到的功能变得增强中红外频率的六方氮化硼（hBN），我们使用作为TBG基板，是光学双曲线的范围内。我们的研究结果说明了纳米光电流技术的新功能，探测纳米尺度的电子不均匀性的二维材料。
2021-03-22 cond-mat.mes-hall
Infrared photodetection in graphene-based heterostructures: bolometric and thermoelectric effects at the tunneling barrier
该研究揭示含局域缺陷态的石墨烯/hBN/石墨烯隧穿器件中红外光电流源于电子加热导致的隧穿概率变化，并可据此测量电子温度。
2023-12-09 cond-mat.mes-hall
Magnetically induced Circular Photogalvanic Effect in Symmetric Two-dimensional Materials
Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学）；University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校）
该研究提出利用磁效应突破圆光电流效应对反演对称性破缺材料的限制，阐明了磁圆光电流效应的机制，分析了相关光学吸收响应，拓展了CPGE机制并为光电器件提供新机遇。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall
Orbital photogalvanic effects in quantum-confined structures
我们报告了在（001）取向和斜切硅表面上电子通道中自由载流子吸收太赫兹辐射所引起的圆形和线性光电流效应。研究了光电流随辐射偏振态、波长、栅压和温度的变化规律。我们提出了光电流效应的微观和唯象理论，它很好地描述了实验结果。特别是，它表明，在硅基结构中的圆形（光子螺旋敏感）光电流是纯轨道性质起源于不同的途径，有助于单色辐射的吸收的量子干涉。
2009-12-07 cond-mat.mes-hall
Tailoring Photocurrent in Weyl Semimetals via Intense Laser Irradiation
本文提出利用强单色圆偏振激光脉冲在中心对称及非中心对称外尔半金属中产生超快光电流，并通过调控激光螺旋性和椭圆率实现对光电流的调节，拓展了外尔半金属在光电子与量子技术中的应用前景。
2023-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Laser-induced charge and spin photocurrents at BiAg$_2$ surface: a first principles benchmark
在这里，我们报告的第一性原理计算和分析的激光诱导光电流在表面的原型Rashba系统。通过参考Keldysh非平衡形式主义结合Wannier插值方案，我们执行第一性原理的电子结构计算的原型BiAg $_2$表面合金，这是一个著名的材料实现的Rashba模型。除了非磁性基态的情况，我们还研究了面内磁化BiAg $_2$的情况。我们计算了铁磁情况下的激光感应电荷光电流和非磁和铁磁情况下的激光感应自旋光电流。我们的研究结果证实了Rashba模型预测的非常大的面内光电流的出现。所得到的光电流满足关于光螺旋度和磁化方向的所有对称性限制。我们提供微观的见解的对称性和幅度的计算电流的基础上的从头多带电子结构的系统，并仔细检查的重要性，共振两带和三带跃迁的驱动电流，从而建立一个基准图片的光电流在拉什巴样表面和接口。我们的工作有助于研究界面Rashba自旋轨道相互作用的作用，作为一种机制，产生面内光电流，这是在超快和太赫兹自旋电子学领域的极大兴趣。
2022-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Receiver with Helicity Dependent Switching of Magnetization
在这项工作中，我们提出了螺旋度相关的切换（HDS）的磁化Co/Pt的能量有效的光接收器。设计用于光电信号转换的低功率光接收机已被证明是非常具有挑战性的。当前的接收器使用响应于输入光信号而产生光电流的光电二极管，并且需要功率消耗大的跨阻放大器来放大小光电流。在这里，我们提出了光螺旋度诱导的磁化切换，以克服光电二极管和随后的跨阻抗放大的要求，通过感测磁化的变化与磁性隧道结（MTJ）。利用圆偏振激光脉冲实现薄铁磁层的磁化翻转，表明光的螺旋度与磁化状态之间存在一一对应关系。我们建议利用这种现象，通过使用数字输入依赖的圆偏振激光脉冲直接切换薄Co/Pt铁磁体层的磁化状态在接收器。Co/Pt层被用作MTJ的自由层，其电阻被激光脉冲改变。利用输入数据和输出磁化状态之间的一一对应关系，MTJ电阻直接转换为数字输出信号。我们的器件到电路级仿真结果表明，基于HDS的光接收机仅消耗0.124 pJ/bit的能量，这是远远低于现有的技术。
2018-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Circular and Linear Photogalvanic Effects in Type-II GaSb/InAs Quantum Well Structures in the Inverted Regime
我们报告的观察太赫兹辐射引起的光电流效应的II型GaSb/InAs量子阱反转带阶。光电流在辐射斜入射时被激发，并由几个不同的贡献随辐射偏振态的变化而变化;由螺旋度驱动的一个和由辐射的线性偏振驱动的另一个具有可比的幅度。实验和理论分析表明，在结构反转不对称性占主导地位的系统中，光电流主要由圆形和线性光电流效应所控制。玻尔兹曼运动方程框架内发展的微观理论既考虑了光电效应，又很好地描述了所有的实验结果。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall
Photogalvanic probing of helical edge channels in 2D HgTe topological insulators
报道了太赫兹（THz）激光在碲化汞基二维拓扑绝缘体（TI）螺旋边缘通道中激发的圆形光电流的观测结果。光电流的方向通过将辐射偏振从右手切换到左手而反转，并且对于固定的光子螺旋度，对于相对的边缘是相反的。光电流检测在很宽的范围内的栅极电压。随着费米能级降低到导带底部以下，电流出现，达到最大值，降低，改变其符号接近电荷中性点（CNP），并再次上升。在CNP下在7 $μ$ m距离上测量的电导接近2 e2/h，这是二维TI中弹道输运的特征值。结果表明，光电流是由螺旋边电子向导带的光电离引起的。我们讨论了这种现象的微观模型，并与实验数据进行比较计算。
2016-12-28 cond-mat.mes-hall
Optical characterization of topological insulator surface states: Berry curvature-dependent response
本文从理论上研究了拓扑绝缘体表面态的光学响应，特别是利用圆偏振光产生螺旋度相关的直流电流。有趣的是，占主导地位的电流，由于带间过渡，是由表面带的Berry曲率控制。这扩展了光电流和贝里曲率之间的联系，超越了它已被证明成立的准经典近似。导出了拓扑绝缘体Bi_{2} Se_{3}（111）面的显式表达式，当面内磁场或应变破坏该面的旋转对称性时，我们发现了显著的螺旋度相关的光电流.此外，主导电流随时间线性增长，直到发生散射，这提供了确定散射时间的方法。表面上产生的直流自旋也主要由线性的时间，Berry曲率依赖的贡献。
2010-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-mediated mid-infrared photoresponse of graphene
石墨烯在中红外频率下的光响应具有很高的技术兴趣，并且与可见光频率下的光响应相比，由根本不同的基础物理决定，因为所涉及的光子和基底声子的能量具有可比的能量。在这里，我们通过在宽频率范围（1000-1600 cm $^{-1}$）内测量空间分辨光电流来对石墨烯对中红外线的光响应进行光谱分辨研究。我们揭示了不同的机制，引起光电流产生的极性基板上的石墨烯。特别是，我们发现当光激发体或表面声子的SiO $_2$基板的光响应的增强。该工作为石墨烯基中红外热传感技术的发展奠定了基础。
2016-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant ratchet magneto-photocurrent in graphene lateral superlattices
本文报道了在具有横向双光栅顶栅（DGG）超晶格的石墨烯中观察到的磁量子棘轮效应。我们发现，太赫兹棘轮电流表现出符号交变磁振荡由于Shubnikov-de Haas效应。与零磁场下的棘轮效应相比，这些振荡的幅度大大增强。电流的方向由横向不对称性决定，横向不对称性可以通过改变DGG中的栅极电位来控制。我们还研究了太赫兹电场的取向（线偏振）和辐射螺旋（圆偏振）的棘轮电流的依赖关系。值得注意的是，在后一种情况下，从右到左圆偏振辐射的切换导致光电流方向的反转。我们证明，我们的大部分观察可以很好地拟合的漂移扩散近似的基础上的玻尔兹曼动力学方程的朗道量子化完全编码的振荡的状态密度。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Observation of Topological Photocurrents in the Chiral Weyl Semimetal RhSi
外尔半金属是电子带在动量空间中的孤立点交叉的晶体。与每个交叉点（或Weyl节点）相关联的是一个整数拓扑不变量，称为Berry电荷。新的Weyl材料的发现推动了对直接来自Berry电荷的新性质的研究。圆形光电流效应（CPGE），即圆形偏振光产生的电流，其方向取决于被吸收光子的螺旋度，是外尔拓扑中出现的宏观性质的一个引人注目的例子。最近，有人预测，与外尔节点附近的光学跃迁相关的电流产生率与其电荷成正比，并且与材料的特定参数无关。在保持镜像对称的外尔半金属中，这种普遍的光电流被相反电荷的能量等效节点的相反贡献强烈抑制。然而，当所有的镜像对称性都被打破时，如在手征外尔系统中，具有相反拓扑电荷的节点不再退化，打开了光子能量的窗口，拓扑CPGE可以出现。在这项工作中，我们测试这一理论通过测量的光子能量依赖性的CPGE在手性Weyl半金属RhSi。该光谱与拓扑CPGE完全一致，因为它揭示了在0.65 eV处关闭的低能窗口中的响应，与理论推导的能带结构定量一致。
2019-10-28 cond-mat.mes-hall
Optical and photogalvanic properties of graphene supperlattices formed by periodic strain
从理论上研究了周期应变作用下石墨烯超晶格的形成。结果表明，电子能谱由超晶格布里渊区边界处的圆锥折叠所形成的微带组成，该超晶格布里渊区具有很窄的反交叉区。直接的interminiband跃迁下的光吸收被证明是依赖于频率和二向色性。掺杂的石墨烯超晶格表现出巨大的吸收二向色性。非对称石墨烯超晶格充当量子棘轮，允许在吸收垂直入射光时产生光电流。计算了不同非对称性掺杂超晶格的螺旋度相关光电流谱。
2011-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Double circular dichroism high harmonic spectroscopy: An ultrafast probe for topological photocurrents
University of Applied Sciences Koblenz（科布伦茨应用科学大学）；Technion Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
本文提出双圆二色高阶谐波光谱作为研究拓扑材料超快动力学的全新方法，通过操控泵浦和探测光的旋向，分离体态与边缘态对光电流的贡献，为拓扑物理应用提供新工具。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Lighting up topological insulators: large surface photocurrents from magnetic superlattices
拓扑绝缘体（TI）的无隙表面态可用于探测和采集低频红外线。尽管如此，它表明，显着的表面光电流由于频率低于体隙的光是相当难以产生。在这里，我们证明了一个周期性的磁性图案添加到表面显着增强表面光电流在TI的。此外，可以通过调整磁性图案的几何形状来优化该设置对入射光的波长的灵敏度。从中距离和远红外线在TI表面上产生大量光电流的能力可用于光伏应用，以及用于检测微米波长辐射。对于波长大于15 $μ$ m的光，我们估计在室温下，基于我们描述的效应的检测器可以具有高达10 $^7$ cm $\sqrt{\text{Hz}}$ /W（即10 $^9$ Jones）的比检测率。因此，该器件可以在比现有红外探测器大得多的波长下工作，同时保持与波长辐射相当的品质因数。
2015-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz photogalvanics in twisted bilayer graphene close to the second magic angle
本文报道了在扭转角为0.6°的扭曲双层石墨烯（tBLG）中观察到的光电流效应。我们发现，tBLG体的激发引起的光电流，其符号和大小的辐射电场和光子螺旋度的方向控制。所观察到的光电流提供了证据的点群对称性在低扭转角tBLG的最低可能的减少。发展的理论表明，电流是由非对称散射形成的回旋tBLG。我们还检测到在边缘附近形成的光电流。对于这两个，散装和边缘的光电流，我们证明了出现明显的振荡时，栅极电压的变化。与振荡相关联的栅极电压与电阻测量中的峰值很好地重合。这些都很好地解释了tBLG中的大量隔离带之间的带间跃迁。
2020-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
The role of device asymmetries and Schottky barriers on the helicity-dependent photoresponse of 2D phototransistors
圆形光电流（CPC），即圆形光电流（CPGE）和光子拖曳效应，最近被报道在单层和多层过渡金属二硫族化物（TMD）光电晶体管。然而，这些效应出现的基本物理学尚未完全理解。特别地，CPGE的出现与二维TMD的D3 h晶体对称性不相容，并且只有当电子态的对称性受到诸如外部电场或机械应变的影响而降低时才是可能的。在基于TMD的晶体管中几乎普遍存在的肖特基接触可以提供高电场，从而导致器件中的对称性破坏。在这里，我们调查这些肖特基接触CPC的影响，通过表征的螺旋度依赖的单层MoSe 2器件的光响应与直接金属MoSe 2肖特基接触和h-BN隧道势垒的接触。我们发现，当器件中存在肖特基势垒时，CPC的额外贡献变得允许，从而导致CPC在法向入射时出现照明。
2020-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Circular photogalvanic effect in HgTe/CdHgTe quantum well structures
我们描述了在HgTe/CdHgTe量子阱中观察到的圆形和线性光电流效应。量子阱结构中的中红外辐射的带间吸收以及太赫兹（THz）辐射的子带内吸收被证明是由于这些效应而引起的直流电流。光电流的大小和方向随衬底的辐射偏振态和晶体学取向以可以从唯象理论理解的简单方式变化。讨论了所观察到的光电流随辐射波长和温度的变化关系。
2010-02-12 cond-mat.mes-hall
Infrared/Terahertz Spectra of the Photogalvanic Effect in (Bi,Sb)Te based Three Dimensional Topological Insulators
本文系统地研究了（Bi，Sb）Te基三维拓扑绝缘体中光电流的红外/太赫兹谱。我们证明，在很宽的频率范围内，从分数到几十太赫兹，光电流是由表面状态中激发的线性光电效应（LPGE）引起的。光电流谱表明，在低频下，由于自由载流子的类德鲁德吸收，LPGE出现。的光谱允许确定的室温载流子迁移率的表面状态，尽管存在的热激活残留杂质的材料散装。在一些样品中，我们观察到在30 ~ 60 THz之间的频率下线性光电流效应的增强，这归因于电子从螺旋表面到体导带态的激发。在此条件下，斜入射时，我们还观察到了由辐射螺旋度驱动的圆形光电流效应。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Geometry-Controlled Polarization Photocurrents in Scalable PtSe2 Infrared Pixels
DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军研发司令部陆军研究实验室）；MIT Institute for Soldier Nanotechnologies（麻省理工学院士兵纳米技术研究所）；Johns Hopkins University Chemical and Biomolecular Engineering（约翰斯·霍普金斯大学化学与生物分子工程系）；DEVCOM C5ISR Center（美国陆军研发司令部C5I中心）；Institute of Physics & Center for Integrated Sensor Systems (SENS), University of the Bundeswehr Munich（联邦国防军慕尼黑大学物理研究所与集成传感器系统中心）
本研究利用规模化PtSe2薄膜实现室温红外偏振光响应，通过器件几何形状调控光电流分布，区分对称光电流与光热贡献，为偏振红外像素设计提供新思路。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Local photo-excitation of shift current in noncentrosymmetric systems
固体中的光电流是一种重要的物理现象，在太阳能电池等领域有着广泛的应用。在传统的光电导体中，通过光照射产生的电子和空穴被外部电场分离，导致电流流入电极。非中心对称系统中的位移电流与传统的光电流不同，因为它不需要外部电场，而且更值得注意的是，位移电流是由布洛赫波函数所固有的贝里相位驱动的。它类似于基态的极化电流，但在光的泵浦下，它是由非平衡稳态连续支持的直流电流。在这里，我们从理论上表明，通过采用Keldysh-Floquet形式主义适用于一个简单的一维模型，本地光激发可以诱导的移位电流，这是独立的位置和宽度的激发区域，也是系统的长度。这一特征与传统的光电流形成鲜明对比，当样品在中间局部激发并朝向电极增加时，传统的光电流被抑制。这一发现揭示了转移电流的非常规性质，并将为设计固体中的高效光伏效应铺平道路。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall
Circular photon drag effect in bulk tellurium
在体半导体中观察到了光子的圆形拖曳效应。在中红外频率范围内，碲中检测到由光的平移动量和角动量向载流子的转移引起的光电流。光电流随光的偏振态和入射角的变化规律与圆光子拖曳效应的对称性分析一致。微观模型的效果开发的价带碲的子带内和子带间的光吸收。计算了位移对圆形光子拖曳流的贡献。利用子带间光学跃迁理论解释了所观察到的光子环形曳流随光子能量的增加而减小的现象。圆形光子拖曳流的理论估计与实验数据一致。
2015-10-14 cond-mat.mes-hall
Optical Tuning of Resistance Switching in Polycrystalline Gallium Phosphide Thin Films
研究了直接生长在Si衬底上的纳米级磷化镓（GaP）薄膜的阻变特性。首先，生长的GaP薄膜显示出高的RON/ROFF（~10^4），这表明是由于沿着晶界形成导电沟道而引起的。有人提出，点缺陷（最有可能的镓）和结构的障碍，在晶界提供了理想的环境，使间接开关过程。接下来，我们探讨了这种缺陷是否可以产生中间带隙态，如果可以的话，它们可以被光子激发激活。这两个第一性原理计算，以及紫外-可见光和光致发光光谱强烈点的可能性，在多晶GaP膜的中间间隙电子状态。光电导原子力显微镜（phAFM），扫描探针技术，用于图像光电流作为入射光子能量的函数（范围从子带隙以上的带隙）的GaP膜表面上产生的。我们观察到的光电流，即使入射光子能量低于带隙，与存在的中间间隙的电子状态。此外，发现光电流的大小与入射光子能量成正比，并伴随着灯丝电阻的降低。这表明直接集成在Si上的GaP是一种很有前途的光子阻变材料系统。
2021-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Inverse Spin Hall Effect Induced by Asymmetric Illumination of Light on Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$
利用圆偏振光是电子自旋注入材料的一种替代方法。自旋在光照射的点处注入，然后由于自旋密度的面内梯度而径向扩散和扩散。这种扩散通过逆自旋霍尔效应（ISHE）被转换成循环电荷电流。通过将圆偏振光照射在样品的非对称部分，例如靠近边缘，我们检测到该电流作为光电流中的螺旋度依赖分量。我们提出了一个模型，这个ISHE的基础上的实验结果和有限元法（FEM）模拟自旋注入引起的电位分布。我们的模型表明，ISHE光电流在样品的边缘产生电偶极子，导致测量的电荷电流。这里显示的非对称光照明是注入和操纵自旋的简单方法，为新型自旋电子器件打开了一扇大门。
2018-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry breaking and circular photogalvanic effect in epitaxial Cd$_x$Hg$_{1-x}$Te films
本文报道了在Cd-$_x$-Hg-$_{1-x}$-Te合金中观察到的对称性破缺和圆形光电流效应。我们表明，用圆偏振太赫兹辐射照射体外延膜导致圆形光电效应（CPGE）产生的光电流，其方向反转后切换的光子螺旋。这种效应在块状锌镉晶体中被对称性参数所禁止，因此，它的观察表明，要么是块状材料的对称性降低，要么是在低镉浓度的材料中形成的拓扑表面态中激发了光电流。我们表明，体状态起着至关重要的作用，因为CPGE也清楚地检测到在样品中的非反转能带结构。我们认为，应变是对称性约化的一个原因。我们开发了一个理论的CPGE表明，光电流的结果从不同的途径，有助于自由载流子吸收（德鲁德样）的单色辐射的量子干涉。
2019-11-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
An Anomalous Circular Photogalvanic Effect in the Weyl Semimetal TaAs
外尔半金属（WSM）由于其体态和表面态携带的自旋电流具有自旋动量锁定效应，有望成为理想的自旋电子材料。由于非中心对称WSM的反转对称性破缺和线性能量色散，预测了非中心对称WSM的光电流产生。在我们最近的测量中，圆形光电流效应（CPGE）已被证明在WSM的TaAs。CPGE电压与入射光的螺旋度成正比，当辐射螺旋度由左旋变为右旋时，CPGE电压的方向发生反转，因此随着偏振态的改变，CPGE电压出现周期性振荡。本文将CPGE归因于Weyl锥的非对称光激发，根据光学自旋选择规则，这可能导致光激发载流子在动量空间中的非对称分布。
2017-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Strain-induced large injection current in twisted bilayer graphene
莫尔材料中的电子波函数对局部原子构型的细节高度敏感，使得布洛赫带的几何形状和拓扑结构能够通过堆叠和应变来控制。在这里，我们预测，大的注入电流（圆偏振照射下）可以开发应变扭曲双层石墨烯（TBG）异质结构与破坏亚晶格对称性，这样的大体积光伏电流流动，即使在没有一个pn结，可以控制入射光的螺旋度。正如我们所认为的，大注入电流率从强大的和高峰值带间Berry曲率偶极分布（所产生的纹理应变TBG异质结构中的布洛赫波函数）。引人注目的是，我们发现，TBG注入电流显示出明显的反应，在太赫兹制度，可以调谐的化学势。这使得注入电流成为TBG异质结构中对称性破缺的有用光电流探针，并使TBG成为一种有前途的THz技术材料。
2021-07-15 cond-mat.mes-hall
Nonlinear magneto-gyrotropic photogalvanic effect
报道了在HgTe/HgCdTe量子阱中观察到的非线性磁旋光电流效应。中红外辐射的带间吸收以及太赫兹辐射的子带内吸收的异质结中示出，导致在面内磁场的存在下的直流电流。在只具有反转能带结构的量子阱中，观察到光电流的磁场分量为立方。实验数据进行了讨论的唯象理论和微观模型。
2009-05-20 cond-mat.mes-hall
Different spin relaxation property observed in linearly and circularly polarized laser induced terahertz emission from Bi/Co bilayer
本文通过测量 Bi/Co 双层中退磁与光-自旋转换两种机制诱导的太赫兹发射，发现自旋流强度和带宽对 Bi 厚度依赖不同，揭示其源于 Bi 层中光激发自旋流的不同自旋弛豫特性。
2023-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
