Ultrafast hot carrier relaxation in silicon monitored by phase-resolved transient absorption spectroscopy
采用基于相位分辨瞬态吸收光谱的少周期光脉冲方法，研究了硅（100）中热载流子的弛豫动力学。在低于5 fs的光脉冲激发下，强烈的电子-声子耦合导致了时间常数为10 fs的超快动量弛豫。热载流子的热化发生在150 fs的时间常数上，从Drude模型中提取的碰撞时间的时间演化中可见。我们发现增加的碰撞时间从3 fs的最短的时间尺度与饱和度在约18 fs。此外，热载流子系综的光学有效质量也在超快时间尺度上演化，具有从0.7 $m_e$到约0.125 $m_e$的双指数减小以及4 fs和58 fs的时间常数。电子质量动力学以及动量，能量和碰撞散射时间与前所未有的时间分辨率的信息是重要的所有热载流子光电子器件。
2021-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Transient terahertz photoconductivity measurements of minority-carrier lifetime in tin sulfide thin films: Advanced metrology for an early-stage photovoltaic material
以提高光吸收半导体的少数载流子寿命为重点的材料研究是推进太阳能技术的关键，无论是早期阶段还是成熟的材料平台。硫化锡（SnS）是一种吸收材料，在制造和部署方面具有明显的优势，但创纪录的功率转换效率仍低于5%。我们报告的测量体和界面少数载流子复合率在SnS薄膜使用光泵，太赫兹（THz）探测瞬态光电导（TPC）测量。生长后在H_2S气体中退火增加了少子寿命，表面氧化降低了表面复合速度。然而，少数载流子寿命保持低于100 ps的所有测试组合的生长技术和生长后处理。SnS太阳能电池性能的显著改善将取决于发现和减轻迄今未知的复合活性缺陷。我们详细描述了我们的TPC实验方法，我们分享我们的数据分析例程作为免费提供的软件。
2015-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Carrier and Phonon Dynamics in Multilayer WSe2 captured by Extreme Ultraviolet Transient Absorption Spectroscopy
在WSe 2多层膜中的载流子和声子动力学被捕获的极紫外（XUV）瞬态吸收（TA）光谱在W N6，7，W O2，3，和Se M4，5边缘（30-60 eV）。在宽带光泵浦脉冲之后，XUV探测器直接报告光激发空穴的占据和声子诱导的带重正化。通过与密度泛函理论计算结果的比较，确定了由于空穴的XUV瞬态吸收低于W O3边缘，而在Se M4，5边缘的信号主要由声子动力学。其中，0.4 ps的空穴弛豫时间，1.5 ps的载流子复合时间，和1.7 ps的声子加热时间提取。在一次实验中获得空穴和声子诱导的信号可以方便地研究电子和声子动力学之间的关联。此外，同时观察来自不同元素的信号可以进一步扩展到探索多层膜和合金中的光化学过程，从而为其在电子学，光催化剂和自旋电子学中的应用提供关键信息。
2023-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Carrier dynamics in silicon nanowires studied via femtosecond transient optical spectroscopy from 1.1 to 3.5 eV
我们提出了飞秒瞬态传输（或吸收）测量硅纳米线的能量范围为1.1-3.5 eV，从低于间接带隙以上的直接带隙。我们的泵浦-探测测量使我们能够给出硅中载流子动力学的完整图像。通过这种方式，我们进行了实验研究，缺乏在整个文献中的硅载流子动力学的光谱完整性。一个特别强调的是在相对于直接带隙在3.3 eV的能量的瞬态吸收的动态。事实上，使用低于和高于3.3 eV的泵浦能量使我们能够解开电子和空穴在各自能带中的动力学。对不同泵浦能量下的直接带隙的带隙重整化也进行了研究。一个关键的讨论给出的结果低于3.3 eV的声子辅助过程中所需的光学跃迁。
2019-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying non-Gaussian diffusion in transient microscopy using excess kurtosis
Autonomous University of Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center, IFIMAC（凝聚态物理中心，IFIMAC）
利用超额峰度量化瞬态显微镜中非高斯扩散，揭示激子传输的非高斯特性，并提出离散变量计算方法改进扩散系数分析。
2025-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Carrier-Specific Femtosecond XUV Transient Absorption of PbI2 Reveals Ultrafast Nonradiative Recombination
利用桌面高次谐波极紫外（XUV）瞬态吸收光谱和超快电子衍射测量了PbI 2中的飞秒载流子复合。从45 eV到62 eV的XUV吸收测量从碘4d芯能级到导带态密度的跃迁。在400 nm处的光激发为空穴和电子产生单独且不同的瞬态吸收信号，通过半导体的2.4 eV带隙在能量上分离。导带的形状和因此XUV吸收光谱是温度依赖性的，并且非辐射复合在皮秒内将初始电子激发转换为热激发。超快电子衍射（UED）被用来测量晶格温度，并确认复合机制。XUV和UED结果支持二级复合模型，速率常数为2.5 × 10 -9 cm 3/s。
2018-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Carrier multiplication yields in PbS and PbSe nanocrystals measured by transient photoluminescence
在这里，我们报告的评估载流子倍增（CM）在PbSe和PbS纳米晶体（NC）的双激子和激子动态瞬态光致发光衰减的定量分析的收益。对CM（在吸收一个光子后在半导体中产生多于一个电子和空穴）的兴趣近年来已经恢复，因为有报道表明与块体形式相比，纳米晶体材料的效率大大提高，其中CM否则太弱而不能在光伏能量转换器件中起作用。然而，在我们的PbSe和PbS NC样品中，我们使用瞬态光致发光估计，即使在能量hv > 5Eg下，每个光子也产生至多0.25个额外的e-h对，而不是文献中报道的高得多的值。我们认为，通过比较NC CM估计和报告的体积值的绝对能量的基础上，我们认为适当的物理基础上，迄今为止报道的数据是不确定的纳米尺度的具体现象在CM过程中的重要性。
2008-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Comparison between Grating Imaging and Transient Grating Techniques on Measuring Carrier Diffusion in Semiconductor
利用光干涉产生光栅的光栅技术已被广泛应用于半导体中载流子和声子输运的测量。本文比较了瞬态光栅衍射、瞬态光栅外差和光栅成像三种瞬态光栅技术，并利用它们测量了GaAs/AlAs超晶格中的载流子扩散系数。为每种技术构建理论模型来提取载流子扩散系数，并且从所有三种技术的结果是一致的。我们的主要发现是：（1）瞬态光栅外差法和光栅成像法所得到的瞬态透射率变化是相同的，即使这两种技术源于不同的探测原理;（2）采用变速箱变化检测（外差放大）代替纯衍射，光栅成像技术（瞬态光栅外差）在信号强度上比瞬态光栅衍射具有压倒性的优势，信号强度比为315：1（157：1）。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Charge Carrier Extraction by Linearly Increasing Voltage:Analytic framework and ambipolar transients
到目前为止，通过线性增加电压（CELIV）的电荷提取的基本理论描述仅针对低电导率近似求解。在这里，我们提出了完整的解析解，从而推广了这种方法的理论框架。我们比较了解析解和近似理论，表明特别是对于典型的有机太阳能电池材料，后者的方法具有非常有限的有效性。然后通过将电流瞬变拟合到分析解来评估基于聚（3-己基噻吩-2，5-二基）：[6，6]-苯基-C61丁酸甲酯的太阳能电池的光CELIV测量。我们发现，如果考虑双极输运，拟合结果与实验观察非常一致，我们将讨论其起源。此外，我们提出的参数方程的迁移率和载流子密度，它可以应用在整个实验范围内的参数。
2010-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Imaging carrier transport properties in halide perovskites using time-resolved optical microscopy
卤化物钙钛矿对于相对粗加工的半导体具有显著的性质，包括大的光吸收系数和长的载流子寿命。由于这些特性，这些材料现在正在与现有技术竞争，用于成本效益和高效的光捕获和发光器件。然而，我们对这些材料中载流子行为的基本理解，特别是在纳米到微米尺度上，总体上落后于经验器件性能。这种理解对于控制载流子、开发新的器件结构和将器件推向其性能极限是必不可少的。在其他工具中，光学显微镜和光谱技术揭示了关于重要长度尺度上的载流子复合和传输的丰富信息。在这份进展报告中，我们详细介绍了时间分辨光学显微镜技术对我们集体理解这些材料的微观物理学的贡献。我们讨论了该领域正在进行的技术发展，这些技术正在克服传统的实验限制，以便在多个时间和长度尺度上可视化传输特性。最后，我们提出了将光学显微镜与互补技术相结合的策略，以获得最先进的钙钛矿器件中局部载流子电子物理学的整体图像。
2019-11-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Transient response under ultrafast interband excitation of an intrinsic graphene
从理论上研究了本征石墨烯在超快激发下由无碰撞带间跃迁引起的载流子瞬态演化。分析了准弹性声子散射引起的能量弛豫和热辐射引起的带间产生-复合跃迁。载流子的分布得到的极限情况下，当载流子-载流子散射可以忽略不计，当载流子间散射施加准平衡分布。瞬态光学响应（差分反射率和transmittance）的探测辐射和瞬态光电导（响应弱直流电场）似乎是强烈依赖于载流子的弛豫和复合动力学。
2009-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherently Coupled Carrier and Phonon Dynamics in Elemental Tellurium Probed by XUV Transient Absorption
利用XUV瞬态吸收光谱，研究了元素碲中光致载流子与A1声子间的相干耦合，发现声子位移与热载流子温度反相振荡，并揭示其金属性增强及费米能级附近的能量依赖相位，为相干自旋-轨道相互作用研究奠定基础。
2025-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Mapping the Trap-State Landscape in 2D Metal-Halide Perovskites using Transient Photoluminescence Microscopy
瞬态显微镜在理解光电子材料中光学激发态的动力学方面具有至关重要的作用，因为它允许能量载体在空间和时间中的运动的直接可视化。使用这种技术可以获得关于陷阱状态的影响的重要信息，通常观察到作为载流子在缺陷位点处被捕获的能量传输的减慢。然而，迄今为止，对陷阱态动力学的研究大多局限于早期时间动力学的唯象描述。在这份报告中，我们展示了如何长时间采集瞬态光致发光显微镜可以用来提供一个详细的地图的陷阱状态景观在2D钙钛矿，特别是当与瞬态光谱结合使用。我们揭示了二维钙钛矿中激子的异常空间动力学，这不能用现有的仅占单一陷阱类型的陷阱限制激子输运模型来解释。相反，使用连续扩散模型和布朗动力学模拟，我们表明，这种行为可以解释占一个独特的分布在这种材料中的陷阱。我们的研究结果突出了瞬态显微镜作为一种补充工具，更常见的瞬态光谱技术在半导体中的激发态动力学特性的价值。
2020-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Persistent hot carrier diffusion in boron arsenide single crystals imaged by ultrafast electron microscopy
立方硼砷化物（BAs）由于其高导热性，在微电子热管理领域具有广阔的应用前景。最近，它作为光电材料的潜力也在探索中。然而，由于可用的高质量晶体尺寸小，测量其光载流子输运性质仍然具有挑战性。在这里，我们使用扫描超快电子显微镜（SUEM）直接可视化的光激发载流子在BA单晶的扩散。令人惊讶的是，我们观察到双极扩散在低的光通量与持续的热载流子动力学超过200皮秒，这可以归因于声学和光学声子之间的大的频率间隙，相同的功能，是负责高的热导率。在较高的光通量下，我们观察到自发的电子-空穴分离。我们的研究结果表明，BA是一种有吸引力的光电材料结合高的热导率和优良的光载流子输运性能。我们的研究还证明了SUEM探测新兴材料中光载流子传输的能力。
2022-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transient Zitterbewegung of charge carriers in graphene and carbon nanotubes
计算了双层石墨烯、单层石墨烯和碳纳米管中载流子的振动效应。结果表明，当载流子以高斯波包的形式存在时，ZB具有瞬态特性，其衰减时间在石墨烯中为飞秒，在纳米管中为皮秒.双层石墨烯的分析结果使我们能够研究伴随着颤抖运动的现象。特别是，它示出了在石墨烯中的ZB的瞬态特性是由于这样的事实，即与正电子能量和负电子能量相关的波子包在相反的方向上移动，因此它们的重叠随着时间的推移而减小。这种行为类似于真空中代表相对论电子的波包。
2007-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transient absorption and photocurrent microscopy show hot electron supercollisions describe the rate-limiting relaxation step in graphene
使用瞬态吸收（TA）显微镜作为热电子温度计，我们发现无序辅助声-声子超碰撞（SC）最好地描述了在宽范围的晶格温度（$T_l=$ 5-300 K），费米能量（$E_F=\pm0.35$ eV），和光学探测能量（~0.3 - 1.1 eV）的石墨烯的限速弛豫步骤。与同时收集的瞬态光电流，一个独立的热电子温度计的比较，证实了在石墨烯中的速率限制的光学和电学响应是最好的描述SC-热耗散率模型，$H=A(T^3_e- T^3_l)$。我们的数据进一步表明，衬底支撑的石墨烯中的电子冷却速率是悬浮石墨烯片中的两倍，与SC模型对无序的预测一致。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Thermalization and Relaxation in Laser-Heated Nickel by Few-Femtosecond Core-Level Transient Absorption Spectroscopy
直接测量的光激发载流子动力学在镍M $_{2,3}$边缘使用几飞秒极紫外（XUV）瞬态吸收光谱。观察到光激发镍的芯能级吸收线形可用基态吸收谱的高斯展宽（$σ$）和红移（$ω_{s}$）来描述。理论预测和实验结果验证了在初始快速载流子热化之后，电子温度增加（$ΔT$）与高斯加宽因子$σ$成线性比例，提供了电子温度弛豫的定量实时跟踪。测量结果表明，50 nm厚的多晶镍膜的电子冷却时间为640 $\pm$ 80 fs。对于热载流子，光谱红移与$ω_{s}\proptoΔT^{1.5}$的电子温度变化呈幂律关系。通过载流子-载流子散射的快速电子热化伴随并跟随标称4 fs光激发脉冲，直到载流子达到准热平衡。在仪器响应函数小于6 fs的条件下，根据不同泵浦注量下的实验数据，估算了载流子热化时间在34 ~ 13 fs之间，发现电子热化时间随泵浦注量的增加而减小。该研究为利用XUV光实时测量金属中的电子温度和热化提供了初步的实例，为进一步利用芯能级吸收光谱研究金属中的光致相变和载流子输运奠定了基础。
2021-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Carrier multiplication yields in CdSe and CdTe nanocrystals by transient photoluminescence
工程半导体以增强载流子倍增（CM）可能会提高光伏电池的性能，并显着扩大适用于未来太阳能技术的材料范围。半导体纳米晶体（NC）已被提出作为一个有利的结构CM增强，和最近的测量瞬态吸收的证据表明，高效率的CM在铅硫族化物和CdSe NC。在这里，我们报告的评估CM收益率在CdSe和CdTe的NC的双激子和激子签名的瞬态光致发光衰减的定量分析。尽管该技术由于相对于激子的增强的双激子辐射率（kradBX > 2kradX）而特别敏感，但是我们在高达光子能量E > 3Eg的CdSe和CdTe NC中没有发现CM的证据，远高于先前报道的相对能量阈值。
2007-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Differentiating Photoexcited Carrier and Phonon Dynamics in the Δ, L, and Γ Valleys of Si(100) with Transient Extreme Ultraviolet Spectroscopy
瞬态极紫外（XUV）光谱探测芯能级跃迁到未占用的价带和导带状态。不确定性仍然是什么程度的核心空穴所产生的XUV跃迁修改光激发电子和空穴能量的测量。在此，在电子光激发到Si（100）的Δ、L和Γ谷之后测量Si {λ_{2，3}}边缘。在XUV跃迁几率的测量变化不积极同意增加电子光激发能量。因此，实验数据证实，对于Si {Si_{2，3}}边缘，依赖于时间的电子和空穴能量部分地被芯-空穴扰动所掩盖。基于多体近似和Bethe-Salpeter方程的模型被成功地用于预测核心-空穴{ \apos }在电子和结构动力学方面对最终跃迁态密度的修改。得到的拟合时间常数匹配的激发态电子热化时间和谷间电子-声子，谷内电子-声子，声子-声子散射时间先前在硅中测量。概述的方法是一个更全面的框架，解释瞬态XUV吸收光谱在光激发半导体。
2019-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Carrier Dynamics and Transient Photobleaching in Thin Layers of Black Phosphorus
我们提出了偏振分辨瞬态透射测量多层黑磷。无背景双色泵浦-探测光谱测量进行机械剥离的黑磷薄片，已转移到一个大的带隙，碳化硅衬底。蓝移的泵浦脉冲（780 nm）在与测量分辨率（数百fs）相称的时间尺度上引起探测脉冲（1560 nm）的增加的透射。在初始泵浦诱导透明之后，观察到瞬态翻转和较慢增强吸收的迹象。这种扩展吸收的特征在于两个弛豫时间尺度为180 ps和1.3 ns。饱和峰归因于泡利阻塞，而扩展吸收归因于泵浦诱导载流子的Drude响应。黑磷中的各向异性载流子迁移率导致Drude吸收的不同权重，这取决于探测偏振，这在泵浦-探测信号的振幅中很容易观察到。
2015-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier Diffusion in Thin-Film CH3NH3PbI3 Perovskite Measured using Four-Wave Mixing
我们报告的飞秒四波混频（FWM）的应用程序的载流子输运的研究在溶液处理CH3NH3PbI3。扩散系数提取通过直接检测的横向扩散的载流子利用瞬态光栅技术，再加上同时测量的衰减动力学利用的boxcar激发光束的几何形状的多功能性。瞬态光栅的指数衰减与脉冲间延迟的观察表明，在激发后的第一个纳秒内，具有可忽略不计的捕获的扩散传输。在我们的实验中的面内传输的几何形状，使扩散长度直接与晶粒尺寸进行比较，表明载流子在复合之前跨越多个晶界移动。我们的实验说明了广泛的实用程序的四波混频光谱快速表征宏观薄膜输运性质。
2017-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Exciton diffusion in semiconducting single-wall carbon nanotubes studied by transient absorption microscopy
利用瞬态吸收显微镜研究了孤立半导体单壁碳纳米管中激子的时空动力学。测量了750 nm泵浦脉冲激发后810 nm探测脉冲的差分反射和透射。我们观察到一个双指数衰减的信号，快速的时间常数为0.66 ps和较慢的时间常数为2.8 ps。这两个常数都与泵浦能量密度无关。通过空间和时间分辨差分反射，我们能够观察到激子的扩散，并且在室温下测量到200 cm 2/s的扩散系数，在10 K和150 K的较低温度下测量到300 cm 2/s的扩散系数。
2012-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hot Carrier and Surface Recombination Dynamics in Layered InSe Crystals
层状硒化铟（InSe）是一种范德华固体，已成为一种有前途的材料，用于高性能的太阳能电池。光电参数，如热载流子寿命和表面复合速度，是至关重要的光转换效率，但在很大程度上未开发的In Se。在这里，这些关键的物理性质的层状InSe的测量与飞秒瞬态反射光谱。热载流子冷却过程是通过声子散射发生的。表面复合速度和双极扩散系数提取的泵能量依赖的瞬态反射动力学使用自由载流子扩散模型拟合。提取的表面复合速度是大约一个数量级大于甲基铵碘化铅钙钛矿，这表明表面复合是一个主要来源的InSe中的光生载流子损失。提取的双极扩散系数与先前报道的InSe载流子迁移率的值是一致的。
2019-03-22 cond-mat.mtrl-sci
From interface-limited to Auger-dominated carrier dynamics in $π$-SnS
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Lund University（隆德大学）
研究揭示了π-SnS中载流子动力学从界面限制到Auger主导的转变，通过阿秒瞬态吸收光谱分析载流子冷却和重组机制。
2026-02-14 cond-mat.mtrl-sci
THz Transient Photoconductivity of the III-V Dilute Nitride GaPAsN
太赫兹时间分辨光电导是用来探测载流子动力学在稀III-V族氮化物GaP0.49As0.47N0.036。在这些测量中，飞秒光泵浦脉冲激发电子空穴对，延迟的THz脉冲测量电导率的变化。我们发现光电导主要由局域载流子决定。激发后光电导的衰减与双分子电子-空穴复合过程一致，复合常数r = 3.2E-8 +/-0.8E-8cm 3/s。我们讨论的应用在太阳能的影响。
2018-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Carrier emission of n-type Gallium Nitride illuminated by femtosecond laser pulses
发光二极管的载流子发射效率对于许多技术应用（包括GAN和其他半导体光电阴极的性能）具有根本重要性。我们测量了飞秒激光激发n型GAN单晶后发射载流子的演化和相关的瞬态电场。这些过程进行了研究，使用亚皮秒，超短，电子脉冲和解释的三层分析模型。我们发现，当泵浦激光强度为10^11 W/cm ^2时，从晶体表面逃逸的电子的电荷约为2.7 pc，速度约为1.8 um/ps。相关的瞬态电场以皮秒到纳秒的间隔演变。这些结果为半导体光电阴极的光电发射特性提供了一个动态的视角。
2016-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing buried local carrier diffusion in halide perovskite crystals via two-photon microscopy
卤化物钙钛矿材料由于其优异的电子性能和与低成本制造技术的兼容性，在光发射和光伏应用方面显示出巨大的潜力。虽然器件性能是有前途的，但它们仍然受到微尺度非均匀性的限制。特别地，局部非均匀性与表面和本体中的载流子的扩散之间的关系（对于在光捕获设备中有效收集电荷至关重要）没有得到很好的理解。在这里，光致发光断层扫描技术是在共聚焦显微镜使用单光子和双光子激发，以区分局部表面和体扩散的载流子在甲基溴化铅铵单晶。在不同的激发深度的局部时间扩散探测建立局部电子扩散系数的统计。根据局部陷阱密度和形态环境，测量值的范围在0.3至2 $cm^2.s^{-1}$之间-类似的宏观或表面测量会错过这种分布。载流子扩散的层析图像被重建，以揭示作为载流子传输的障碍的掩埋晶体缺陷。这项工作揭示了一个新的框架，以了解和均匀的扩散途径，这是非常敏感的本地属性和掩埋的缺陷。
2019-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Mapping fast evolution of transient surface photovoltage dynamics using G-Mode Kelvin probe force microscopy
材料中的光电现象，例如有机/无机混合钙钛矿，取决于光诱导载流子产生与快速（电子）和较慢（离子）过程之间的复杂相互作用，所有这些都被认为受到结构不均匀性的强烈影响，例如界面和晶界。在这里，我们开发了一个时间分辨开尔文探针力显微镜（KPFM）的方法，基于G模式SPM平台，允许量化的表面光电压（SPV）与微秒的时间和纳米级的空间分辨率。我们证明了甲基溴化铅铵（MAPbBr 3）薄膜的方法，并进一步强调了无监督聚类方法的有用性，以快速识别信息丰富的SPV数据集的空间变异。使用这种技术，我们观察到并发的空间和超快的时间变化的SPV产生的整个薄膜，表明结构可能是负责的异质性行为。
2018-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hot Phonon and Carrier Relaxation in Si(100) Determined by Transient Extreme Ultraviolet Spectroscopy
热载流子和声子的热化提供了对介导电和热传输的散射过程的直接洞察。获得热载流子和声子的散射率目前需要多次测量与不相称的时间尺度。在此，在100 eV处的硅2 p芯能级上的瞬态极紫外（XUV）光谱被用于测量Si（100）中的热载流子和声子热化，从数十飞秒到200 ps，随后在800 nm处的Δ谷的间接跃迁的光激发。本文首先采用单等离子体激元极点模型和Bethe-Salpeter方程（BSE）结合密度泛函理论（DFT）对基态XUV光谱进行了理论预测。激发态光谱预测通过将光诱导的状态填充，加宽，带隙重整化的电子效应到基态XUV光谱。还需要依赖于时间的晶格变形和膨胀来描述激发态谱。这些结构成分的动力学匹配的动力学的声子激发的电子-声子和声子-声子散射过程中光激发。分离的瞬态XUV光谱上的电子和结构效应的贡献允许载流子的人口，人口的声子参与谷间和谷内的电子-声子散射，和人口的声子参与声子-声子散射被量化为延迟时间的函数。
2018-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coherent energy exchange between carriers and phonons in Peierls-distorted bismuth unveiled by broadband XUV pulses
在Peierls扭曲材料中，光激发导致结构和电子自由度之间的强耦合瞬态响应，总是彼此独立地测量。在这里，我们使用瞬态反射率在极紫外线量化光激发铋在一个单一的测量中的两个响应。借助基于密度泛函理论（DFT）和含时DFT的第一性原理计算，同时捕获了真实空间中原子的运动以及电子和空穴的温度随时间的变化，得到了$A_{1g}$声子动力学与载流子温度之间的关系.结果揭示了一个相干的，双向的载流子和声子之间的能量交换，这是一个动态对应的静态Peierls-Jones失真，提供了以前的理论预测的第一次验证。
2021-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Modelling ultrafast non-equilibrium carrier dynamics and relaxation processes upon irradiation of hexagonal Silicon-Carbide with femtosecond laser pulses
我们提出了一个尚未探索的动力学产生的激发载流子的理论研究后，照射的六方碳化硅（6 H-SiC）与飞秒激光脉冲。为了描述激光诱导非平衡载流子的超快行为，采用基于密度泛函理论（DFT）的实时模拟方法，计算了热载流子动力学和光学性质的瞬态变化。一个双温度模型（TTM）也被用来推导出松弛过程的激光脉冲的波长为401 nm，持续时间为50 fs，在正常入射照射，这表明表面损伤的材料上发生的能量密度~1.88 Jcm-2。这种方法的链接，第一次，实时计算，瞬态光学性能和TTM建模，有很强的影响，了解超快动力学和弛豫过程，并提供了一个精确的调查热载流子人口的影响在固体表面损伤机制。
2020-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Accurate Determination of Semiconductor Diffusion Coefficient Using Optical Microscopy
新兴半导体中的能量载流子输运和复合可以用光学显微镜直接监测，从而测量扩散系数（D），这是设计高效光电子器件的关键特性。D通常通过使用均方位移（MSD）模型在光激发后拟合时间分辨扩展载流子分布来确定。虽然这种方法已得到广泛采用，但由于人为加宽载流子分布曲线的非线性复合过程，其利用可能会显著高估D。在这里，我们模拟了激子和自由载流子半导体中的扩散过程，并提出了修订后的MSD模型，该模型考虑了二阶（即双分子）和三阶（即俄歇）过程，以准确地恢复各种类型材料的D。对于钙钛矿薄膜，利用这些模型可以将拟合误差降低几个数量级，特别是对于载流子密度> 5 × 10 $^1$ $^6$ cm $^-$ $^3$的常用激发条件。此外，我们发现，通常部署的MSD模型并不适合研究具有微结构的薄膜，特别是当边界行为未知且特征尺寸与扩散长度相当时。最后，我们发现，光子回收只影响能量载体的超短时间尺度或快速辐射衰减时间的材料。为了更有效地设计和优化电子和光电子器件，我们提出了明确的策略来研究无序材料中的能量输运。
2021-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of Side Groups on Kinetics of Charge Carrier Recombination in Dye Molecule-Doped Multilayer Organic Light-Emitting Diodes
采用瞬态电致发光（EL）方法研究了染料分子掺杂多层有机电致发光器件（OLED）中载流子复合的动力学。三组染料分子，如萘酰亚胺和二苯乙烯的衍生物，被用作发光层中的掺杂剂。虽然这些器件对每组分子显示出几乎相同的EL光谱，但它们显示出非常不同的EL效率。EL效率的差异归因于载流子复合的差异，如瞬态EL所揭示的。复合系数（γ）由关闭矩形电压脉冲后EL强度的时间衰减的长时间分量确定。结果表明，掺杂剂的分子结构对γ和EL效率有很大的影响，掺杂剂中的施主基团和π共轭结构保证了高的γ和EL效率。
2014-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Elucidating the photoresponse of ultrathin MoS2 field-effect transistors by scanning photocurrent microscopy
利用扫描光电流显微镜研究了少层二硫化钼场效应晶体管的本征光响应机理。我们将局部增强的光电流归因于MoS 2/Au界面处的光激发载流子的能带弯曲辅助分离。几层二硫化钼晶体管的波长依赖性光电流定性地遵循二硫化钼的光吸收光谱，提供带间光激发的直接证据。在不同的外部电场和载流子浓度的时间和光谱分辨光电流测量建立漂移扩散电流占主导地位的偏置下的设备中的光电电流。
2013-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantifying Charge Extraction and Recombination Using the Rise and Decay of the Transient Photovoltage of Perovskite Solar Cells
光生载流子的提取和光电压的产生属于任何太阳能电池的基本功能。这些过程不是瞬间发生的，而是以有限的时间常数发生的，例如，与短光脉冲之后外部测量的开路电压的上升相关的时间常数。本文提出了一种新的方法来分析瞬态光电压测量在不同的偏置光强度结合的上升和衰减时间的光电压。该方法使用两个耦合的微分方程的系统的线性化版本，通过确定2 × 2矩阵的特征值来解析地求解该系统。通过在瞬态光电压测量过程中的特征值和测量的上升和衰减时间之间的比较，我们确定了作为偏置电压的函数的载流子复合和提取的速率，并在钙钛矿太阳能电池中建立了它们的比率和效率损失之间的简单联系。
2023-02-07 cond-mat.mtrl-sci
High carrier mobility in single-crystal PtSe2 grown by molecular beam epitaxy on ZnO(0001)
PtSe 2作为一种高迁移率二维材料，在微电子学、光电探测和自旋电子学等领域有着广泛的应用前景。在绝缘衬底上生长具有晶片级均匀性的高质量PtSe 2是电子输运研究和器件实际应用的先决条件。在这里，我们报告的高度取向的少层PtSe 2 ZnO（0001）的分子束外延生长。用电子衍射、X射线衍射、原子力显微镜和透射电子显微镜对薄膜的晶体结构进行了表征。与生长在石墨烯、蓝宝石、云母、SiO2和Pt（111）上的PtSe 2层的比较表明，在绝缘衬底中，ZnO（0001）产生具有优异结构质量的膜。在ZnO/PtSe 2外延层上进行的霍尔测量显示出明显的半导体特性和高迁移率，室温下超过200 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1），低温下高达447 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1）。
2021-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Transient terahertz spectroscopy of excitons and unbound carriers in quasi two-dimensional electron-hole gases
我们报告了一个全面的实验研究和详细的模型分析的太赫兹介电响应和密度动力学的激子和未结合的电子-空穴对在GaAs量子阱。以绝对单位给出了1 s与高能激子和连续谱能级之间激子内跃迁的复值太赫兹介电函数的简洁表达式。它密切地描述了共振产生的激子的太赫兹光谱。激子电离和形成进一步探讨，太赫兹响应表现出激子内和德鲁德功能。利用一个两个组件的介电函数，我们得到的基础激子和非束缚对密度。在电离状态下，发现与Saha热力学平衡，这提供了实验验证的两个组件的分析和密度标度极好的协议。在激子形成过程中，反过来，对动力学定量描述的Saha平衡，下面的载流子冷却动力学。此外，太赫兹衍生的动力学是一致的时间分辨发光测量比较。我们的研究为通过瞬态太赫兹光谱跟踪准二维电子空穴气体的电子对密度奠定了基础。
2009-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier transport in molecularly doped polycarbonate as a test case for the dipolar glass model
本文采用偶极玻璃模型，对含有空间和能量无序的无序分子系统中的载流子输运进行了蒙特卡罗模拟。该材料的模型参数被选择为适合于典型的极性有机光电导体聚碳酸酯掺杂30%的芳香族腙，其传输特性在文献中有很好的记载。模拟的载流子迁移率表现出通常的Poole-Frenkel场依赖性，其斜率非常接近实验值，无需使用任何可调参数。在室温下，瞬变相对于电场和传输层厚度是普遍的。同时，载流子迁移率不依赖于层厚度，并且瞬态发展出一个明确的平台，其中电流不依赖于时间，从而证明了非色散传输机制。瞬变的尾部按幂律衰减，指数接近-2。这一特殊特征表明，瞬态接近色散和非色散输运状态之间的边界。模拟的瞬态过程与实验结果吻合得很好。总之，我们提供了第一次验证的偶极玻璃输运模型，其中主要的输运参数，从实验传输数据中提取，然后在运输模拟中使用的自洽性，和由此产生的迁移率场的依赖性和瞬态是非常好的协议与初始的实验数据。
2013-03-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal Manipulation of Dimer Motion at Ge(001) Clean Surface via Hot Carriers in the Surface States
利用扫描隧道显微镜在80 K以下研究了Ge（001）表面上电子隧穿悬挂键态引起的拓扑缺陷的非局域一维运动。运动的方向既取决于表面态载流子的能量，也取决于缺陷和隧穿点之间的距离。结果解释使用电子激发模型由热载流子注入到表面状态。运动的临界距离是各向异性的，并且与表面态的能带结构一致。
2005-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Attosecond transient grating spectroscopy with near-infrared grating pulses and an extreme ultraviolet diffracted probe
本研究将瞬态光栅光谱学扩展至阿秒时间尺度，利用近红外脉冲和极紫外探针研究Sb薄膜超快动力学，提取了载流子热化、冷却、复合及声子动力学等时间尺度，并获取了复介电常数。
2024-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Investigation of Band-Offsets at Monolayer-Multilayer MoS2 Junctions by Scanning Photocurrent Microscopy
MoS 2的能带结构随厚度的变化表明在单层（1 L）和多层（ML）薄膜的界面处存在能带的不连续性。这种异质结的特性进行了分析，在这里使用电流与电压的测量，扫描光电流显微镜，和有限元模拟的载流子运输。整流I-V曲线之间的接触对两侧的1 L-ML结，并观察到一个强大的偏置依赖的光电流在结。不同的载流子浓度和电子亲合势的有限元器件模拟表明，在单层/多层结的II型带对齐再现的整流电特性和偏置下的光电流响应。然而，零偏置结光电流及其能量依赖性不能用传统的光伏和光热电机制来解释，表明热载流子的贡献。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Direct Observation of Sub-picosecond Hole Injection from Lead Halide Perovskite by Differential Transient Transmission Spectroscopy
在钙钛矿和载流子传输层之间的界面处的有效电荷分离对于钙钛矿太阳能电池实现高功率转换效率至关重要。利用泵浦-探测透射测量方法，系统地研究了MAPbI $_3$钙钛矿到三种典型空穴传输材料PEDOT：PSS、PTAA和NiO $_x$的空穴注入动力学.我们只在MAPbI $_3$ /HTM界面附近或背面附近进行光激发，并测量两种激发配置之间的差分瞬态传输，以提取与空穴注入直接相关的载流子动力学。差分传输信号直接监测分别在1和2 ps内完成的对PTAA和PEDOT：PSS的空穴注入，以及对NiO $_x$的空穴注入，其表现出40 ps时间尺度的附加缓慢过程。所获得的注入动力学进行了讨论，在比较与器件性能的太阳能电池含有相同的MAPbI $_3$ /HTM接口。
2017-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Shockley Equation Parameters of Organic Solar Cells derived by Transient Techniques
Shockley方程（SE）最初是用来描述pn结的，过去常用来模拟有机太阳能电池（OSC）的电流-电压（j/V）特性。为了获得对复合损失的更详细的理解，我们从对聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）：[6，6]-苯基-C $_{61}$丁酸甲酯（PCBM）本体异质结太阳能电池的温度依赖性静态j/V测量确定SE参数，即理想因子和暗饱和电流。正如我们在这里所示，这些参数是直接相关的载流子复合，也成为可访问的瞬态光电压和光电流方法的情况下，场无关的载流子代。虽然以非常不同的方式确定，但发现两个SE参数是相同的。在较宽的温度范围内，静态和瞬态方法的一致性证明了基于满足场无关极化子对解离要求的材料体系的OSC的Shockley模型的有效性。特别是，我们能够再现在不同的光强度和温度下，从各自的nongeminate重组率的光电流。此外，暗饱和电流的温度依赖性$j_0$允许确定的光活性共混物的有效带隙完全符合由于电荷转移吸收的光电流的能量开始的文献值。我们还提出了一个一致的模型，直接涉及的理想因子与自由的复合与捕获的载流子在指数密度的尾态。我们通过热刺激电流测量的数据验证了这一发现。
2012-08-22 cond-mat.mtrl-sci
On the Onset of Coherent Phonon Motion in Peierls-Distorted Antimony by Attosecond Transient Absorption
本文通过阿秒极紫外瞬态吸收光谱研究半金属锑Peierls畸变相，观测到热载流子热化导致载流子动力学延迟起始及相干声子振荡的光谱相位依赖性，揭示载流子弛豫在位移相干声子运动起源中的作用。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
Externally-triggerable optical pump-probe scanning tunneling microscopy with a time resolution of tens-picosecond
纳米结构的光致载流子动力学在开发先进材料的新功能方面起着至关重要的作用。光学泵浦-探测扫描隧道显微镜（OPP-STM）代表了具有纳米级空间分辨率的这种载流子动力学的真实空间成像的独特能力。然而，将超快脉冲激光器的先进技术与STM相结合以实现稳定的时间分辨测量仍然具有挑战性。最近的OPP-STM系统，其激光脉冲定时由外部触发器电控制，大大简化了这种组合，但由于纳秒时间分辨率限制了其应用。在这里，我们报告了一个外部可重复的OPP-STM系统的时间分辨率在十皮秒范围内。我们还实现了稳定的激光照射的尖端样品交界处放置一个位置可移动的非球面透镜驱动的压电致动器直接在STM平台上，并通过采用光束稳定系统。我们展示了GaAs（110）表面的OPP-STM测量，观察到载流子动力学与$\sim170$ ps的衰减时间，并揭示了本地载流子动力学的功能，包括一个台阶边缘和纳米级缺陷。稳定的OPP-STM测量与几十皮秒分辨率的电控制的激光脉冲突出了该系统的潜在能力，用于研究纳米级载体动力学的广泛的功能材料。
2023-01-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Understanding Transient Photoluminescence in Halide Perovskite Layer Stacks and Solar Cells
虽然瞬态光致发光测量是监测卤化物钙钛矿光致发光领域中的电荷载流子动力学的一种非常流行的工具，但由于调制钙钛矿层中的电荷载流子浓度从而调制所测量的PL的各种效应的叠加，对多层样品上获得的数据的解释具有高度挑战性。这些效应包括体和界面复合、电荷转移到电子或空穴传输层以及电容充电或放电。在这里，Sentauraus TCAD的数值模拟，分析解决方案和实验数据，从玻璃上的钙钛矿薄膜到完整器件的各种不同样品几何形状的动态范围为~7个数量级，结合起来，以提高对这种方法的理解。TPL衰减的衰减时间的介绍，随后采取在每个时间的光致发光的导数提出。将此衰减时间绘制为随时间变化的准费米能级分裂的函数，使得能够区分辐射和非辐射复合以及电荷提取和电容效应对衰减的不同贡献。
2021-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Charge Carrier Concentration and Temperature Dependent Recombination in Polymer Fullerene Solar Cells
我们对聚（3-己基噻吩）：[6，6]-苯基-C_（61）丁酸甲酯异质结太阳能电池进行了温度依赖的瞬态光伏和光电流测量。我们发现了一个强烈的载流子浓度和温度依赖的朗之万复合前因子。所观察到的复合机制进行了讨论，在双分子复合。实验结果进行了比较与载流子提取线性增加电压（光CELIV）的测量上完成的相同的共混体系。我们解释的载流子动力学，下面的表观顺序大于2，在高斯态密度的尾部状态的动态捕获的电荷。
2009-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Photoinduced Softening in a III-V Ferromagnetic Semiconductor for Non-thermal Magneto-Optical Recording
通过时间分辨双色磁光克尔谱，我们已经证明了光生瞬态载流子降低铁磁InMnAs在低温下的磁性。这种瞬态"软化“仅在载流子寿命期间（$\sim$ 2 ps）持续，并且一旦载流子重新组合消失就返回到其原始值。我们讨论了这种不寻常的现象的起源，在载体增强的铁磁交换Mn离子之间的相互作用，并提出了一个完全非热的磁化反转计划。
2004-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ambipolar charge injection and transport in a single pentacene monolayer island
电子和空穴被局部注入到并五苯单分子层中。用电子力显微镜测量了注入载流子的二维分布和浓度。在结晶单层岛中，两种载流子在整个岛上离域。在无序单层上，载流子停留在它们的注入点。这些结果提供了深入了解的电子特性，在纳米尺度上，有机单分子膜的有机晶体管和分子器件的性能。
2004-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Distribution of charge carrier transport properties in organic semiconductors with Gaussian disorder
无序半导体中的载流子漂移迁移率通常从飞行时间（ToF）光电流瞬态中以图形方式提取，从而产生单个渡越时间。然而，术语通行时间的定义模糊不清，无法提供统计平均值方面的流动性。在这里，我们引入了一个先进的计算程序来评估ToF瞬态，它允许从光电流瞬态中提取渡越时间和迁移率的整个分布，而不是单个值。这种方法扩展了Scott等人的工作（Phys.Rev.B46，8603），适用于具有高斯态密度（DOS）的无序系统，并且使用一维蒙特卡罗模拟验证了其准确性。我们证明了这种新方法的优越性，通过比较它的常见的几何分析孔ToF瞬态测量聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）。所提取的分布提供了对载流子传输的非常详细和准确的分析的访问。例如，不仅可以计算由平均渡越时间给出的迁移率，还可以计算平均迁移率。而后者确定的宏观光电流，前者是相关的高斯无序模型（GDM）内的能量无序参数$σ$的准确测定。通过使用普通几何方法得到的$σ$，正如我们所示，反而被低估了。
2014-04-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Measurement of Photocarrier Mean Free Path via Speckled Laser Pump -- Transient Fourier Microscopy Probe
Center for Neutron Science and Technology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Magnetoelectric Physics and Devices, School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院中子科学与技术中心、广东省铁电物理与器件重点实验室）；State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室）
本研究提出了一种通过斑点激光泵-瞬态傅里叶显微镜探针测量光载流子平均自由程的新方法，发现硅膜和砷化镓量子阱中热点载流子的平均自由程显著大于电测结果。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast transport of laser-excited spin polarized carriers in Au/Fe/MgO(001)
一个时域的方法来探测热载流子引起的自旋动力学演示。实验在外延Au/Fe/MgO（001）中进行，其中自旋极化热载流子在Fe层中被35 fs的激光脉冲激发。它们传播到Au表面，在那里通过磁致二次谐波产生检测到瞬态自旋极化。在交换分裂的Fe能带结构中激发的多数和少数热载流子的能量不同导致它们在Au中的寿命与自旋无关。因此，以不同速度超扩散传播的两个自旋极化电流贡献导致约100 fs持续时间的自旋电流脉冲。
2011-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Non-linear vortex dynamics and transient effects in ferromagnetic disks
我们报告了一个时间分辨成像和微磁模拟研究的弛豫动力学的磁涡旋在非线性制度。我们使用时间分辨的光电子显微镜和微磁计算来研究图案化的Ni 80 Fe 20磁盘在长场脉冲的限制下的非线性涡旋动力学的出现。我们表明，超过20-25%的磁盘半径的核心移位，初始运动的特点是扭曲的漩涡，一个瞬态的横结壁状态，和不稳定性的核心极化，影响核心的轨迹。
2009-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion of degenerate minority carriers in a p-type semiconductor
我们报道了15 K下重p型InP的超快瞬态光栅实验。我们的测量揭示了光激发电子和空穴的动力学和扩散作为其密度n的函数在2 E16至6 E17 cm-3的范围内。在最初的几皮秒之后，光栅主要由于双极扩散而衰减。虽然在低密度下，我们观察到一个制度，其中双极扩散是电子占主导地位，并迅速增加与n，在高n，它似乎饱和在34平方厘米/秒。我们提出了一个简单的计算，再现我们的测量以及以前发表的测量，显示扩散是一个平坦的或递减的函数n的主要结果。通过考虑密度对电荷敏感性的影响，我们发现，在p型半导体中，我们观察到的增加双极扩散的制度是重掺杂和低温下所特有的，其中空穴和电子都是简并的;在这种制度下，电子和双极扩散几乎相等。的饱和被确定为交叉双极扩散占主导地位的多数载流子，空穴。在短时间内，瞬态光栅信号逐渐上升。这种上升揭示了冷却的热电子，并在高的光生载流子密度，使我们能够测量双极扩散110平方厘米/秒的热载流子制度。
2013-03-01 cond-mat.mtrl-sci
