Ultrafast nonlocal control of spontaneous emission
固态腔量子电动力学系统将形成未来量子网络的可扩展节点，允许存储，处理和检索量子比特，其中需要实时控制腔中的辐射相互作用以实现高效率。在这里，我们展示了在耦合腔系统中的真空场的动态成型，以实现超快的非局域调制的自发发射的量子点在光子晶体腔，在~200 ps的时间尺度上，远远快于他们的自然辐射寿命。这开辟了超快控制的基于半导体的腔量子电动力学系统的应用在量子接口和一类新的超快激光器的基础上的纳米光子腔的方式。
2013-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultrafast transport and relaxation of hot plasmonic electrons in metal-dielectric heterostructures
我们分析了超快电子动力学在时域上的光激发传播的表面等离子体激元（SP）在金属-电介质异质结。开发一个动力学模型，其中包括本地和非本地的金属电子弛豫，我们确定相关的时间尺度和扩展现有的非平衡电子动力学框架的情况下，集体电子激发。在两个不同的系列的泵浦探测测量（不同的泵浦波长和入射角）得到的实验数据表明SP驱动，一个数量级的热电子产生的效率提高和四倍（高达200 fs）的非本地松弛在SP共振放缓。我们讨论了在光子学和超快自旋电子学的交叉点上的非平衡电子布居的SP使能操纵的前景。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall
Clocking the Ultrafast Electron Cooling in Anatase Titanium Dioxide Nanoparticles
最近在室温下的二氧化钛$_2$单晶和纳米颗粒中发现了强束缚激子，这突出了用于应用的样品中大量多体效应的重要性。在这里，第一次，我们解开多体相互作用和高度激发的二氧化钛$_2$纳米粒子之间的相互作用，使用超快二维深紫外光谱。用这种方法，在非共振激发下，我们解开的光学非线性的漂白最低的直接激子峰。这使我们能够以前所未有的时间分辨率记录导带中热电子热化的超快时间尺度，由于材料中强的电子-声子耦合，我们确定其< 50 fs。我们的研究结果呼吁在光子学和纳米技术的替代共振激发方案的设计。
2018-01-13 cond-mat.mes-hall
Ultrafast energy relaxation of quantum dot-generated 2D hot electrons
通过一系列的横向磁聚焦实验，我们证明了二维电子气系统中的超热电子在由量子点（QD）而不是量子点接触（QPC）产生时会发生超快弛豫.在这里，我们发现，QPC热电子很好地描述了非相互作用的费米气体模型的激发高达1.5 meV以上的费米能级7.44 meV，而QD热电子表现出的能量损失平方的激发。能量弛豫是测试激发的相当大的一部分，高达约55%。随着建议，热电子放松的量子点发射后立即，我们提出了一个玩具模型，其中量子点和它的引线之间的电容耦合的结果在一个有限的，超快的能量弛豫。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall
Breaking Pauli blockade via ultrafast cooling of hot electrons in optically-pumped graphene
泡利阻塞是指受激电子填满导带附近的能级，阻碍半导体中的吸收，广泛应用于被动脉冲激光系统的锁模。在这封信中，我们报告了第一次直接观察到泡利封锁被光泵石墨烯中的热电子的超快冷却打破。与飞秒光谱，我们表明，激发电子（~100 fs）的时间尺度是相同的顺序，通过电子-电子散射，这使得电子激发强烈的相互作用与冷却的热电子的电子衰变。因此，泡利阻塞被解除，导致非常规增强的光学吸收。我们认为这种效应是二维层状材料的一个普遍特征，它为非线性物理中的超快载流子动力学提供了新的思路，并对新一代超快光电子器件的设计具有启发意义.
2018-07-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Structural dynamics probed by high-coherence electron pulses
超快测量技术为我们对固体和纳米结构的性质和功能的微观理解做出了重要贡献。基于X射线和电子的短脉冲的方法提供了具有不断增长的空间和时间分辨率的原子级前景。时间分辨电子衍射和显微镜是研究激发态物质非平衡结构动力学的最有力的方法之一。在这篇文章中，我们讨论了在超快电子成像的脉冲电子束的相干性显着改善启用的最新进展。具体而言，我们回顾了超快低能电子衍射（ULEED）的发展和首次应用于表面结构动力学的研究，并讨论了激光触发场发射源促进超快透射电子显微镜（UTEM）的新机会。这些和进一步的发展将使相干电子束成为未来超快纳米成像的重要组成部分。
2020-08-25 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Electron Microscopy of Nanoscale Charge Dynamics in Semiconductors
Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；University of Geneva（日内瓦大学）；ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究提出了一种名为电荷动力学电子显微镜（CDEM）的新技术，用于超快成像半导体中纳米尺度的电荷动力学，揭示了光-德默效应和电子-空穴分布的振荡。
2022-06-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast structural and electronic dynamics of the metallic phase in a layered manganite
锰氧化物中不同状态之间的转变可以由各种外部刺激驱动。用光控制这些转变为研究它们进化的微观路径提供了可能性。利用飞秒透射电子显微术研究了双层锰氧化物对超快光激发的响应。我们发现，光致温度跳跃发射的压力波，挑起相干振荡的晶格参数，通过超快电子衍射检测。它们对电子结构的影响通过超快电子能量损失谱（EELS）进行监测，揭示了不同轨道响应特定结构扭曲的动力学。
2014-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast order-selective electron imaging and spectroscopy
Georg-August-Universität Göttingen（哥廷根大学）；Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences（马克斯·普朗克多学科科学研究所）；University of Göttingen（哥廷根大学）；Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普大学）
该研究综述了飞秒光电子动量显微镜与超快透射电子显微镜等技术进展，利用超快有序选择性电子成像与光谱学，为研究量子材料等的非平衡动力学提供了高时空分辨的新途径。
2026-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast transmission electron microscopy using a laser-driven field emitter: femtosecond resolution with a high coherence electron beam
介绍了第一台由场发射阴极局域光电发射驱动的超快透射电子显微镜的研制。我们描述的仪器，光电发射器的概念和实现的定量电子束参数的实施。哥廷根UTEM为超快TEM建立了一个新的源，它采用了肖特基发射器的纳米局域线性光电发射，从而实现了从连续波到飞秒脉冲模式的自由可调时间结构的操作。利用这种发射机制，我们实现了聚焦束径为9 μ m，脉宽为200 fs，能量宽度为0.6 eV的超快电子显微镜记录脉冲特性。我们说明的可能性进行超快成像，衍射，全息和光谱与此仪器，并讨论利用强激光场和自由电子束之间的量子相干相互作用的机会。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Ab initio investigation of Elliott-Yafet electron-phonon mechanism in laser-induced ultrafast demagnetization
自旋翻转（SF）Eliashberg函数计算从第一性原理的铁磁镍准确地建立的Elliott-Yafet电子-声子SF散射的贡献，镍的飞秒激光驱动的退磁。这是用来计算的SF概率和退磁率的激光产生的热化以及非平衡电子分布。增加SF的概率被发现的热化电子，但感生退磁率是非常小的。对于{非平衡}电子分布，得到较大的退磁率，但其贡献太小，不能解释飞秒退磁。
2011-10-03 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Voltage Sampling using Single-Electron Wavepackets
我们展示了一种超快电压采样技术，使用电子波包流。电子从单电子泵发射并通过电子波导朝向检测器势垒行进。我们的电子在到达探测器势垒时对栅极上的瞬时电压进行采样。通过最小化电子与势垒相互作用的持续时间来实现快速采样，该持续时间可以小到几皮秒。瞬时电压的值可以通过改变栅极电压来确定，以使势垒高度与用作稳定参考的电子能量相匹配。通过改变电子到达时间，可以重构测试波形，这种方法可以将电压采样的带宽提高到100 GHz以上。
2016-10-14 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Laser-Induced Dynamics of Non-Equilibrium Electron Spill-Out in Nanoplasmonic Bilayers
本文通过时间分辨二维光谱研究Fe/Au双层膜，揭示了超快激光诱导的非热电子注入引发瞬态电子溢出，改变等离子体频率，实现非热控制表面等离子体色散。
2024-06-03 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Studies of Hot-Hole Dynamics in Au/p-GaN Heterostructures
从光激发的金属纳米颗粒中收获非平衡热载流子使得等离子体激元驱动的光化学转化和具有共振纳米天线的可调谐光电探测成为可能。尽管对超快电子动力学的研究很多，但迄今为止，金属-半导体异质结构中热空穴的时间演化仍然是未知的。需要对热空穴驱动系统中载流子动力学的更好理解，以帮助将热载流子光电子学的范围扩展到基于热电子的器件之外。在这里，使用超快瞬态吸收光谱，我们表明，等离子体激元诱导的热空穴注入到p型氮化镓（p-GaN）的价带的金（Au）纳米粒子发生在200 fs内，放置热空穴转移类似的时间尺度上的热电子转移。我们进一步观察到，从下面的Au费米能级的热空穴的去除施加了明显的影响，热电子上面的热化，降低峰值电子温度和减少电子-声子耦合时间相对于Au样品没有热空穴收集的途径。第一性原理计算证实了这些实验观察，表明热空穴注入修改的d-带电子结构的超快调制的Au纳米粒子中的热电子的弛豫动力学。总之，这些超快的研究大大提高了我们的理解的时间演变的热空穴在金属-半导体异质结构，并提出了新的策略，操纵和控制超快时间尺度上的热载流子的能量分布。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall
Toward precise simulations of the coupled ultrafast dynamics of electrons and atomic vibrations in materials
超快光谱可以在短时间尺度上获得电子和原子核的动力学，从而揭示材料中的非平衡现象。然而，解释这些实验的精确计算的发展已经落后，因为广泛采用的模拟方案仅限于亚皮秒时间尺度或采用缺乏定量准确性的简化相互作用。在这里，我们展示了一种精确的方法来获得非平衡电子和原子振动（声子）的时间依赖的人口高达几十皮秒，与飞秒的时间分辨率。结合第一性原理电子-声子和声子-声子相互作用与并行数值方案的时间步长耦合电子和声子玻尔兹曼方程，我们的方法提供了前所未有的微观洞察激发材料中的散射机制。以石墨烯为例，我们演示了超快电子和声子动力学、瞬态光吸收、结构快照和扩散X射线散射的计算。我们的第一性原理方法为材料中超快动力学的定量原子模拟铺平了道路。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast photocurrent measurement of the escape time of electrons and holes from carbon nanotube PN junction photodiodes
在单个碳纳米管PN结光电二极管上进行超快光电流测量。当两个脉冲重叠（Δt = 0）时，对由可变时间延迟Δt分隔的亚皮秒脉冲的光电流响应显示出强烈的光电流抑制。光电流抑制的皮秒级衰减时间与所施加的偏压VSD成反比，并且与较低能量相比，对于第二子带E22以上的光子能量是两倍长。所观察到的光电流行为很好地描述了逃逸时间模型，占载流子的有效质量。
2011-09-01 cond-mat.mes-hall
Electron-phonon interaction, excitations and ultrafast photoemission from doped monolayer MoS2
我们分析了电子-声子耦合对掺杂单层MoS 2光发射特性和超快响应的影响。分析是基于DFT和多体（Eliashberg理论）的方法相结合。特别地，我们计算了在不同掺杂值下系统的电子和声子谱、电子-声子耦合和电子谱函数。我们还分析了系统的发射特性和对飞秒激光脉冲的响应。结果表明，在考虑激子效应的情况下，未掺杂体系的发射峰位置与实验结果一致。掺杂系统的自能和光谱函数的结果表明，人们可以预期超快过程是重要的系统响应，这使得系统的吸引力从现代技术应用的角度来看。与石墨烯类似，掺杂系统在被fs脉冲激发时展示了电子子系统的超快（fs）弛豫，以及高的超快声子弛豫诱导的可见光发射的光谱通量。与高载流子迁移率一起，单层MoS 2的这些特征可能用于现代光电技术。
2015-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Restrictions on the coherence of the ultrafast optical emission from an electron-hole pairs condensate
我们报告从量子阱电子空穴凝聚体的相干性转移到它发出的光。作为密度的函数，电子-空穴对系统的相干性从低密度玻色-爱因斯坦凝聚体的满态演化为高密度类BCS态的混沌行为。这种相干程度被转移到在超快状态下以阻尼振荡方式发射的光。此外，光子场在传输时间内表现出压缩特性。我们分析了光的频率和电子层与空穴层的间距对光学相干性的影响。我们的研究结果为探测电子空穴对凝聚提供了新的超快实验方法。
2001-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Light-induced ultrafast glide-mirror symmetry breaking in black phosphorus
本研究通过Floquet工程在黑磷中实现超快滑移镜面对称破缺，近共振泵浦下节环处出现光诱导完全带隙且光场关闭后瞬间消失，为超快对称破缺提供新途径并推进Floquet拓扑相研究。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Development of a high brightness ultrafast Transmission Electron Microscope based on a laser-driven cold field emission source
我们报道了一种基于冷场发射源的超快透射电子显微镜的研制，它可以在直流或超快模式下工作。钨纳米尖端的电子发射由飞秒激光脉冲触发，飞秒激光脉冲由集成在靠近阴极的冷场发射源内的光学部件紧密聚焦。定量测定了电子探针的性能（亮度、角电流密度、稳定性）。测量的亮度是迄今为止UTEM报道的最大亮度。给出了利用超短电子脉冲进行成像、衍射和光谱学研究的实例。最后，通过在离轴配置中使用超短电子脉冲进行电子全息术来说明该仪器的潜力。
2017-11-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Attosecond Diffraction Imaging of Electron Dynamics in Solids
本文将时间分辨衍射成像理论扩展至激光驱动固体电子动力学，证明其信号可揭示时间依赖电子密度，并在中性石墨烯中展示了全量子TRDI与传统半经典方法的显著差异。
2024-11-24 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Theory of time-resolved non-resonant x-ray scattering for imaging ultrafast coherent electron motion
未来的超快X射线光源可能会对超快相干电子运动进行实时空间成像。对于这样一个成像实验的严格理解，我们扩展的非共振X射线散射的时域理论。散射探测器的能量分辨率的作用进行了详细研究。我们发现，时间分辨的非共振X射线散射没有能量分辨率提供了一个机会，研究非平衡量子系统中的含时电子关联。此外，我们的理论提出了一个统一的描述超快X射线散射的电子波包和动力学成像的超快动力学使用非弹性X射线散射Abbamonte和同事。我们仔细研究了散射信号和电子波包的线性密度响应之间的关系。最后，我们证明了时间分辨的X射线散射的晶体组成的相同的电子波包恢复的瞬时电子密度。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
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
Plasmonic lenses for tunable ultrafast electron emitters at the nanoscale
同时时空约束的高能电子脉冲到飞秒和纳米尺度是一个非常感兴趣的科学界的话题，考虑到这种发展的潜在影响，广泛的科学和工业应用。例如，在超快电子散射中，纳米级探针将使具有纳米级异质性的材料中的结构动力学的精确地图成为可能，从而了解边界和缺陷对宏观性质的作用。另一方面，这一领域的进展主要受到电子源亮度和尺寸的限制。我们提出了下一代超快电子源的靶心等离子体透镜的设计，制造和光学特性。使用电磁模拟，我们研究光等离子体激元耦合，等离子体激元传播，色散和共振之间的相互作用如何支配的光发射电子脉冲的属性。我们还说明了如何脉冲宽度和强度可以调谐的几何设计，并预测亚10 fs的纳米级直径的脉冲可以实现。然后，我们在金膜中制造透镜，并用阴极发光光谱显微镜表征其等离子体特性，证明了适合超快纳米级光电发射的等离子体行为。
2019-12-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Microscopic Theory of Ultrafast Skyrmion Excitation by Light
本文提出一种基于双轨道电子模型的超快斯格明子光激发微观机制，揭示了在强关联极限下，激光直接耦合电荷在100 fs内诱导斯格明子成核，且Rashba自旋轨道相互作用介导的光致电流与磁矩耦合是其核心机制。
2020-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Proposed imaging of the ultrafast electronic motion in samples using x-ray phase-contrast
追踪电子的运动对于理解超快科学中普遍存在的现象具有巨大的相关性，例如复杂化学和生物过程中电子密度的动态演化。从电子波包中散射超短X射线脉冲似乎是在实时和实空间中成像电子运动的最明显的方法，其概念是这种散射图案在远场区域中编码波包的瞬时电子密度。然而，Dianjin { \em et al.} [Proc. Natl. Acad. Sci.美国，{ \bf 109}，11636（2012）]已经对该概念提出了质疑，并且示出了远场状态中的散射探测时空密度-密度相关性。在这里，我们提出了一种可能的方式，通过超快X射线{ \em相衬成像}的波包的瞬时电子密度的图像。此外，我们表明，非弹性散射过程，这困扰超快散射在远场制度，不有助于超快X射线相衬成像的干涉效应的结果。我们说明了我们的一般性研究结果的波包，在于在复杂的分子和生物系统中的价电子的动力学的时间和能量范围内。目前的工作提供了一个潜在的图像不仅瞬时快照的非稳态电子动力学，而且这些快照的拉普拉斯算子，提供有关复杂的键合和拓扑结构的电荷分布在系统中的信息。
2013-02-27 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.atom-ph
Ultrafast Nonequilibrium Enhancement of Electron-Phonon Interaction in 2H-MoTe$_2$
该研究结合时间分辨极紫外光电子能谱与约束密度泛函微扰理论，揭示光激发载流子密度可调控2H-MoTe$_2$中非平衡电子-声子相互作用，为驱动固体中弛豫路径的调控提供了微观机制理解。
2025-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
