Optical pump-probe studies of carrier dynamics in few-layer MoS2
利用飞秒光泵浦探测技术研究了机械剥离法制备的少层MoS2样品中的载流子动力学。超快泵浦脉冲激发载流子，并且探测调谐到激子共振的探测脉冲的差分反射。我们发现，差分反射信号的频谱类似于共振的导数。信号的衰减时间在150至400 ps的范围内，随探测波长增加。在固定探测波长的情况下，信号幅度与泵浦注量成正比，而衰减时间与泵浦注量无关。
2011-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk Fermi surface coexistence with Dirac surface state in Bi$_2$Se$_3$: a comparison of photoemission and Shubnikov-de Haas measurements
Shubnikov de Haas（SdH）振荡和角分辨光电子能谱（ARPES）被用来探测Bi 2Se 3单晶的费米面。我们发现，SdH和ARPES探针定量同意测量的有效质量和散装带色散。在高载流子密度的样品中，两个探针也同意在费米能级EF的确切位置，但对于较低的载流子密度的样品的差异出现在EF的位置。特别是，SdH揭示了载流子密度低至10^17cm-3的样品的体三维费米表面。我们提出了一个简单的机制来解释这些差异，并讨论了现有的和未来的拓扑绝缘体输运研究的后果。
2010-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Optical-Pump Terahertz-Probe Spectroscopy of the Carrier Relaxation and Recombination Dynamics in Epitaxial Graphene
利用光泵太赫兹探测光谱研究了外延石墨烯中光生电子和空穴的超快弛豫和复合动力学。石墨烯在太赫兹频率下的电导率取决于载流子浓度以及载流子能量分布。因此，时间分辨的电导率的研究可以用来探测与载流子带内弛豫和带间复合相关的动力学。我们首次报道了外延石墨烯中的电子-空穴复合时间。我们的研究结果表明，载流子冷却发生在亚皮秒的时间尺度和带间复合时间的载流子密度依赖。
2008-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observing photo-induced chiral edge states of graphene nanoribbons in pump-probe spectroscopies
低维材料中的光致边缘态由于其拓扑性质和色散的可调谐性而引起了人们的广泛关注。具体地，已经预测石墨烯纳米带在用圆偏振光照射时具有手性边缘模式。在这里，我们提出了时间分辨角分辨光电子能谱（trARPES）和时间分辨共振非弹性X射线散射（trRIXS）的石墨烯纳米粒子的数值计算。我们表征泵浦-探测光谱签名的光诱导边缘状态，说明起源的Floquet拓扑边缘模式所产生的不同的光谱特征，并调查的角色，入射光子能量和有限的核心空穴寿命RIXS。泵浦-探测光谱具有动量、能量和时间分辨率，在理解物质光致拓扑态的行为方面可以发挥重要作用。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observing coherences with time-resolved photoemission
我们讨论了潜在的创建和测量的相干性在色散固体和量子位类单级使用当前一代的时间和角度分辨光电发射技术。我们表明，在这两种情况下，当泵和探针重叠积极与相干的水平，当探针优先测量一个水平相比，其他的时间分辨的光电子信号显示在能级之间的能量差的拍频模式。在色散带的情况下，这导致动量依赖振荡，其可用于绘制出能带结构中的小能量标度。我们进一步发展了时间分辨光电子能谱的双面费曼图，并讨论了退相干的测量，以深入了解量子比特和色散带的特性。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
One-step theory of two-photon photoemission
从泵浦-探测光电发射的一般理论出发，假定探测光脉冲和泵浦光脉冲都足够弱，导出了双光子光电发射的理论框架。这使我们能够使用微扰方法来计算Keldysh形式主义中的较小格林函数。双光子光电子能谱是研究固体材料中非平衡现象的一种广泛使用的分析工具。我们的理论方法的目的是在材料的特定的，现实的和定量的描述的时间依赖性的光谱的基础上的有效独立的电子的图片所描述的局域密度近似带结构理论。为此，我们遵循Pendry的光电发射过程的一步理论尽可能接近，并大量利用多散射理论的概念，如表示的最终状态的时间反演的低能电子衍射状态。形式主义是完全相对论性的，并允许定量计算的时间依赖的光电流的适度相关的系统，如简单的金属或更复杂的化合物，如拓扑绝缘体。详细讨论了在Ag（100）表面上的应用。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Polarization dependent photoemission as a probe of the magnetic ground state in the layered ferromagnet VI3
层状铁磁体从基础和技术的角度来看都是令人兴奋的材料。VI3是一个有趣的例子，具有复杂的磁性，使其与首次报道的Cr基层状铁磁体不同。在这里，我们通过角度分辨光电子能谱（ARPES）实验间接地展示了自旋轨道耦合对这种材料电子特性的重要性。我们的光偏振光电子能谱测量结果表明，在基态中，电子关联增强了自旋轨道耦合，从而导致了电子能隙的打开.
2022-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ultrafast time- and angle-resolved photoemission spectroscopy with widely tunable probe photon energy of 5.3-7.0 eV for investigating dynamics of three-dimensional materials
时间和角度分辨光电子能谱（TrARPES）是一种用于捕获载流子超快动力学和揭示量子材料中光致相变的强大技术。然而，缺乏广泛可调的探测光子能量，这是至关重要的访问在不同的面外动量$k_z$在TrARPES测量的色散，阻碍了三维量子材料，如狄拉克或外尔半金属的超快动力学研究。在这里，我们报告了一个高度可调的探测光子能量从5.3到7.0 eV的TrARPES系统的发展。可调谐探测光子能量由可调谐波长飞秒激光源的四次谐波产生产生，通过组合$β$ $_2$ O $_4$（BBO）晶体和KBe $_2$ O $_3$ F $_2$（KBBF）晶体。在三维拓扑材料$_5$和Sb $_2$ Te $_3$上实现了29 - 48 meV的高能量分辨率和280 - 320 fs的时间分辨率。我们的工作为探索3D量子材料中的超快动力学开辟了新的机会。
2021-12-17 cond-mat.mes-hall
Intervalley scattering in MoS$_2$ imaged by two-photon photoemission with a high-harmonic probe
我们报告的直接映射的电子转移的动量空间的散装MoS $_2$通过时间和角度分辨的双光子光电发射与高谐波探针。为此，我们结合了高重复率高谐波源与可调谐飞秒泵浦脉冲和三维（$k_x, k_y, E$）电子光谱仪。我们发现，光激发略高于A激子共振的结果在立即占领的导带在$\overline{K}$，然后由超快转移（$< 50$ ~fs）的导带最低点在$\overlineΣ$。在$\overline{K}$和$\overlineΣ$上的两个信号在400 fs的观测周期内都不消失。这里所描述的技术，使直接访问的电荷转移动力学在$k$ -空间，并允许在各种系统的衰变时间和衰变通道的研究与依赖于过剩的能量或螺旋度的激发。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall
A newly-designed femtosecond KBe$_2$BO$_3$F$_2$ device with pulse duration down to 55 fs for time- and angle-resolved photoemission spectroscopy
研制一种脉宽小于100飞秒的宽调谐真空紫外光源是实现时间和角度分辨光电子能谱等超快泵浦探测技术的关键。虽然最近已经通过使用KBe $_2$ BO $_3$ F $_2$（KBBF）设备实现了用于TrARPES的具有5.3 - 7.0 eV光子能量的可调谐探测源，但是280 - 320 fs的时间分辨率仍然不理想，这主要受到由KBBF设备产生的VUV探测脉冲的持续时间的限制。在这里，通过设计一个新的KBBF设备，这是专门为fs应用优化，最佳的脉冲持续时间为55 fs后，系统的诊断和优化。更重要的是，对于覆盖5.3 - 7.0 eV的探测光子能量范围的TrARPES测量，实现了81 - 95 fs的高时间分辨率，使其对于研究量子材料的超快动力学特别有用。我们的工作扩展了KBBF器件在超快泵浦探测技术中的应用，具有宽调谐真空紫外光源和极高的时间分辨率的优点。
2023-02-01 cond-mat.mes-hall
Effect of pump-probe detuning on the Faraday rotation and ellipticity signals of mode-locked spins in InGaAs quantum dots
利用泵浦-探测光谱研究了单电荷（In，Ga）As/GaAs量子点系综中的法拉第旋转和椭圆率信号。对于简并泵浦和探测，我们观察到法拉第旋转信号的幅度首先随着泵浦和探测之间的时间间隔的增加而增长，然后观察到大的时间间隔的衰减。另一方面，椭圆率信号的时间行为是规则的：其幅度随着分离而衰减。相比之下，对于失谐的泵浦和探测，法拉第旋转和椭圆信号都表现出类似的和常规的行为。实验结果在最近发展的微观理论的框架中得到了很好的描述[Phys.Rev.B80，104436（2009）]。计算和实验数据之间的比较，使我们能够提供洞察电子自旋进动频率的光谱依赖性和提取的电子g因子依赖于能量。
2010-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magneto-optical spectroscopy based on pump-probe strobe light
University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Auburn University（奥本大学）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
本研究提出一种微波-光学组合式泵浦-探测频闪光光谱技术，兼具微波高能量分辨率与光学高效检测优势，在Y3Fe5O12薄膜中实现了吉赫兹频段磁化动力学的高灵敏时间分辨磁光检测。
2025-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Femtosecond Pump-Probe Studies of Reduced Graphene Oxide Thin Films
利用超快泵浦-探测光谱技术研究了还原氧化石墨烯薄膜中光生载流子的动力学行为。在9 ~ 300 K的温度范围内测量了随时间变化的差分透射率。在每个样品温度和探针延迟下，差分传输的符号保持为正。观察到一个快速的热载流子的能量弛豫，并被发现是独立的样品温度。我们的实验表明，还原氧化石墨烯中的载流子动力学与其他类型的石墨烯相似，并且差分传输是由载流子的相态填充引起的。
2010-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photoemission spectra of massless Dirac fermions on the verge of exciton condensation
角分辨光电子能谱（ARPES）是研究二维层状材料中电子关联的有力工具。在这封信中，我们证明，ARPES可以用来探测激子凝聚在空间上分离的系统中的电子和空穴的门控技术在双层石墨烯或拓扑绝缘体薄膜。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Pump-Probe Faraday Rotation and Ellipticity in an Ensemble of Singly Charged Quantum Dots
描述了单电荷量子点（QD）单层和多层系综的自旋法拉第旋转、克尔旋转和椭圆率信号。微观理论考虑了单个泵浦脉冲激发和这种脉冲的训练的效果，这在长驻留电子自旋相干时间的情况下导致电子自旋极化的稳定分布。单色和双色泵浦探测设置进行的计算表明，三个实验技术：法拉第旋转，克尔旋转和椭圆率测量提供互补的信息，一个非均匀的量子点系综。量子点的三维系综的微观理论的发展与这些影响的唯象描述一致。计算了不同实验条件下抽运-探测法拉第旋转、克尔旋转和椭圆率信号的典型时变迹线。
2009-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ultrafast field-driven monochromatic photoemission from carbon nanotubes
超快电子脉冲与激光泵浦和电子探针技术相结合，允许各种形式的超快显微镜和光谱学来阐明观察物理和化学转变的挑战。然而，追求同时的最终空间和时间分辨率已在很大程度上被电子脉冲的低单色性和它们与光激发脉冲的差的相位同步所抑制。现有的光子驱动光源具有良好的单色性，但相位同步性较差。相比之下，场驱动光电发射由于固有的子循环发射动力学而具有高得多的光相位同步，但单色性差。这样的源遭受较大的电子能量扩展（3 - 100 eV），这归因于常规金属尖端的相对低的场增强，其需要长的泵浦波长（> 800 nm）以获得足够的有质动力势来进入场驱动机制。在本工作中，场驱动光电发射从~1 nm半径的碳纳米管在飞秒激光激发在短波长的410 nm已实现。场驱动电子的能量扩展被有效地压缩到0.25 eV，优于所有传统的超快电子源。我们新的基于纳米管的超快电子源为阿秒成像和新兴光波电子学开辟了令人兴奋的前景。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Pump-probe scheme for electron-photon dynamics in hybrid conductor-cavity systems
最近的实验纳米导体耦合到微波腔提出了前景输运研究的电子-光子相互作用的深量子制度。本文提出了一种泵浦-探测方案来研究双量子点-腔系统中单个电子-光子激发的瞬态动力学。泵浦到系统中的激发通过双点处的电荷隧穿而衰减，实时探测。我们调查理论上的短时间的电荷转移统计在点，周期性泵浦，并表明，这使得获得真空拉比振荡以及激发动力学中存在的双点退相和弛豫。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall
Photoemission of Bi$_2$Se$_3$ with Circularly Polarized Light: Probe of Spin Polarization or Means for Spin Manipulation?
拓扑绝缘体的特征在于狄拉克锥表面态，其中电子自旋在表面平面中对齐并垂直于它们的动量。最近的理论和实验工作表明，这种特殊的自旋织构应该能够通过圆偏振光控制光电子自旋。然而，这些报告质疑到目前为止被接受的自旋分辨光电子能谱学的解释。我们解决了这个难题，并表明，真空紫外光子（50-70 eV）与线性或圆偏振探针确实初始状态的自旋织构的Bi $_2$ Se $_3$，而圆偏振6 eV的低能量光子翻转电子自旋的平面和扭转他们的自旋极化。我们的光电发射计算，考虑到不同的探测深度，偶极选择规则和自旋相关的散射效应，涉及初始和最终状态之间的相互作用解释了这些发现，并揭示了适当的条件下，光诱导自旋操纵。这为拓扑绝缘体在光自旋电子器件中的未来应用铺平了道路。
2013-10-04 cond-mat.mes-hall
Emission limited logarithmic and power law transients in pump-probe spectroscopy of perovskites
本研究预测钙钛矿泵浦-探测光谱中存在陷阱发射受限的对数与幂律瞬态，经模拟和实验支持，并提出从非指数瞬态反演陷阱分布参数的方法。
2023-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Time resolved excitonic coherent polarization dynamics in GaAs multiple quantum wells
研究了GaAs多量子阱中探测脉冲激发的激子相干极化随时间演化的泵浦诱导调制。为此，我们进行飞秒时间分辨泵浦探测反射率测量使用频率上转换在正负泵浦探测延迟。激子的线性和非线性极化，这通常是不考虑在描述泵浦探测实验的干扰所产生的贡献，需要理解的结果。
2003-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High harmonic generation light source with polarization selectivity and sub-100-$μ$m beam size for time- and angle-resolved photoemission spectroscopy
Tsinghua University（清华大学）；Fudan University（复旦大学）
本文构建了束斑小至57 μm×90 μm、偏振可选的HHG探测源并结合2 μm MIR泵浦，实现140 fs时间分辨TrARPES，可增强对称性选择能带并区分石墨烯弛豫过程。
2025-10-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photoemission spectroscopy using virtual photons emitted by positron sticking: a new probe of the top layer surface electronic structure
我们提出了一种光谱方法，利用虚光子选择性地测量最顶层的原子层的电子结构。这些虚光子是在入射正电子从真空态跃迁到样品表面的束缚表面态时产生的，并且可以传递足够的能量以激发电子进入真空。虚光子的短相互作用范围将穿透深度限制为近似于C-F屏蔽长度。对沉积在Cu上的单层石墨烯和清洁的Cu衬底上的发射电子的动能的测量和分析表明，发射电子完全来自最顶部的原子层。此外，我们发现发射电子的动能反映了表面的态密度。这些结果表明，这种技术将是一个补充工具，现有的光谱技术在确定的电子结构的二维材料和脆弱的系统，由于缺乏次表面的贡献和探针引起的表面损伤。
2022-08-29 cond-mat.mes-hall
Electrical pump-and-probe study of spin singlet-triplet relaxation in a quantum dot
利用电子泵-探测方法研究了半导体量子点中自旋从三重激发态到单重基态的弛豫过程。自旋弛豫发生时，通过cotunneling隧穿率是相对较大的，证实了一个特征平方依赖的弛豫率的隧穿率。当通过降低隧穿率来抑制共隧穿时，内禀自旋弛豫由自旋-轨道相互作用主导。基于三重态的双指数衰减，我们讨论了自旋轨道相互作用的选择规则。
2005-06-08 cond-mat.mes-hall
Ultrafast and Nanoscale Plasmonic Phenomena in Exfoliated Graphene Revealed by Infrared Pump-Probe Nanoscopy
抽运-探测光谱是探索基本激发、集体模式和能量转移过程的超快动力学的核心。通常使用传统的衍射限制光学进行，泵浦-探测实验固有地对局部化学、成分和电子不均匀性进行平均。在这里，我们规避这一缺陷，并介绍泵浦探测红外光谱与~20 nm的空间分辨率，远低于衍射极限，这是使用散射扫描近场光学显微镜（S-SNOM）完成。这种技术使我们能够在技术上显著的中红外（MIR）频率下研究SiO2上的剥离石墨烯单层，其中局部光学电导率通过经由s-SNOM尖端的表面等离子体激元的激发而变得实验上可访问。在近红外（NIR）频率下的光泵浦促使200飞秒（fs）时间尺度上的等离子体行为发生明显变化。泵诱导的，增强的等离子体响应的起源被确定为有效电子温度增加到几千开尔文，直接从与等离子体共振相关的Drude重量推导。
2014-02-24 cond-mat.mes-hall
Pump-Probe Experiments on the Single-Molecule Magnet Fe8 : Measurement of Excited Level Lifetimes
我们提出了在脉冲微波辐射的存在下，单分子磁体Fe 8的磁化强度测量。一个泵探测技术是使用两个微波脉冲的频率为107 GHz和118 GHz和脉冲长度为几纳秒的研究自旋动力学通过时间分辨磁化测量使用霍尔探针磁强计。我们发现的证据短自旋-声子弛豫时间的顺序为一微秒。在我们的实验中的自旋-声子弛豫时间的温度依赖性是在良好的协议与以前发表的理论结果。我们还建立了非常短的能量扩散时间的存在，其作用在约70 ns的时间尺度上。
2007-08-22 cond-mat.mes-hall
Pump-induced terahertz anisotropy in bilayer graphene
我们研究了强线偏振面内太赫兹场作用下掺杂双层石墨烯的带内非线性动力学。我们在低温（12 K）下对掺杂双层石墨烯进行了3.4 THz场的简并泵浦-探测实验，发现当泵浦光与探测光共偏振时，差分泵浦-探测信号几乎是交叉偏振情况下的两倍。我们表明，这种泵引起的各向异性的起源是在探测方向上的平均电子有效质量的差异时，由泵平行或垂直于探测极化的方向在k空间中的载流子被移位。我们使用一个简单的半经典模型和玻尔兹曼方程模拟的电子动力学与唯象散射的系统模型，并找到良好的定性与实验结果一致。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
