Ultrafast Spectroscopy of Dirac Semimetal Cd3As2 under Pressure
本研究利用原位高压超快光谱技术，研究了Cd3As2在压力下的相变及弛豫动力学，揭示了带间与带内过程对差分反射率的贡献，并验证了二次能带开口在解释狄拉克半金属到半导体相变中的关键作用。
2024-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast atomic dimerization of Peierls distortion in semimetal molybdenum ditelluride
本研究利用超快电子衍射和DFT计算，揭示了少层1T'-MoTe$_2$在光激发后几皮秒内发生剪切位移和Mo-Mo键缩短，导致Peierls畸变的原子二聚化机制。
2025-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Temperature evolution of quasiparticle dispersion dynamics in semimetallic 1T-TiTe2 via high-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy and ultrafast optical pump-probe spectroscopy
利用高分辨角分辨光电子能谱和超快光泵浦探测谱研究了半金属1 T-TiTe_2准粒子的色散和动力学。在G-M方向上发现了具有相同能量尺度和温度依赖行为的弯折带和平坦带。两者都在低温下表现出来，但随着温度的升高而变得模糊。扭结是由电子-声子耦合形成的。局域化的平带可能与电子-声子耦合密切相关。超快光学光谱在10-300 K范围内确定了多个不同的时间尺度。最快的衰减过程的定量分析证明了一个显着的寿命在高温下的温度依赖性，而这开始缓慢变化低于100 K的异常霍尔系数发生。在低温下，提取出频率为~ 4.36THz的相干A1 g声子模。频率温度依赖性表明，声子硬化发生在温度下降和非谐效应可以解释它。频率注量依赖性表明，声子软化随着注量增加。
2021-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced ultrafast relaxation rate in the Weyl semimetal phase of $\mathbf{MoTe_2}$ measured by time-and angle-resolved photoelectron spectroscopy
$\mathrm{MoTe_2}$最近已被证明在其低温相实现II型外尔半金属（WSM）。我们用时间和角度分辨的光电子能谱学（tr-ARPES）研究了费米能级以上电子动力学中Weyl点的可能影响，通过比较$\mathrm{E_F}$在平凡相和拓扑相中的超快响应.在低温WSM阶段，我们报告了增强的弛豫率的电子光激发的导带，我们解释为指纹的本地间隙闭合时，外尔点的形式。相比之下，我们发现，相关化合物$\mathrm{WTe_2}$的电子动力学是较慢的和温度无关的，符合拓扑平凡的性质，这种材料。我们的研究结果表明，tr-ARPES是敏感的未占能带结构的小修改伴随着$\mathrm{MoTe_2}$的结构和拓扑相变。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Dynamics of the Topological Semimetal GdSb$_{x}$Te$_{2-x-δ}$ In the Presence and Absence of a Charge Density Wave
电荷密度波材料中的时间分辨动力学揭示了有趣的非平衡电子响应。然而，这些通常仅在具有CDW的单一材料中执行。因此，分离源自CDW的细微影响是具有挑战性的。在这里，我们报告的超快动力学的GdSb $_{x}$ Te $_{2-x-δ}$系列的材料，其中E $_{F}$可以调整，导致从一个未扭曲的tetraganal相的变化，CDW与波矢，取决于$x$。使用中红外，近红外和可见光激发，我们发现的动力学是敏感的E $_{F}$和CDW的存在。具体而言，随着化合物中Sb含量的增加，瞬态光谱特征向更高的探测能量转移。此外，我们观察到一个增强的寿命和变化的瞬态信号的符号后，去除高锑浓度的CDW。最后，我们揭示了微分反射率的与通量和温度相关的光致响应，这提供了相关碲化物材料中瞬态电荷密度波抑制的证据。总之，我们的结果提供了一个蓝图，为未来的超快研究CDW系统。
2023-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast relaxation of acoustic and optical phonons in a topological nodal-line semimetal ZrSiS
尽管是研究最多的节线半金属，一个清晰的理解的瞬态弛豫动力学和潜在的机制，在ZrSiS是缺乏。利用时间和角度分辨的光电子能谱，我们研究了ZrSiS的超快弛豫动力学，揭示了一个独特的松弛在体相线状态，这是很好地捕获的一个简单的模型的基础上的光学和声学声子冷却。我们发现线性衰减过程的光学和声学声子弛豫声冷却抑制在高温下。我们的研究结果揭示了不同的衰减机制的体和表面状态，并铺平了道路，以了解在这种材料的导电机制。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast photoinduced phase transition in the antiferromagnetic Dirac semimetal EuAgAs
该研究通过超快光学激发在反铁磁狄拉克半金属EuAgAs中实现了亚皮秒光致相变，揭示了磁序驱动的拓扑态转变，为拓扑相的超快调控提供了平台。
2025-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast electron-phonon scattering in antiferromagnetic Dirac semimetals
该研究针对拓扑反铁磁狄拉克半金属超快自旋电子动力学认知不足的问题，从理论上研究其电子-声子散射的自旋相关动力学，发现可通过超短时间载流子动力学识别各向异性能带结构的特征。
2025-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast reorientation of the Néel vector in antiferromagnetic Dirac semimetals
反铁磁体表现出独特的特性，如超快动力学和对微扰场的鲁棒性，从而吸引了基础物理和技术应用的相当大的兴趣。最近的研究表明，在具有宇称时间对称性的反铁磁体中，电流诱导的交错自旋轨道矩可以改变Néel矢量，而且非对称性可以控制Dirac费米子。然而，磁性和电子结构的实时动力学仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们提出了一个理论的超快动力学在反铁磁狄拉克半金属和Néel矢量旋转皮秒时间尺度的太赫兹脉冲引起的Néel自旋轨道扭矩和其他扭矩来自磁各向异性。这种重定向伴随着狄拉克费米子质量的调制，并且可以通过磁光效应实时观察到。我们的研究结果为新兴的超快反铁磁自旋电子学与材料的拓扑结构相结合提供了理论基础。
2021-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Creating stable Floquet-Weyl semimetals by laser-driving of 3D Dirac materials
调谐和稳定拓扑态，如Weyl半金属，Dirac半金属，或拓扑绝缘体，是材料科学的主要课题之一。多体系统的周期性驱动提供了一个平台，以设计具有超快时间尺度上可调电子特性的物质Floquet态。在这里，我们展示了如何飞秒激光脉冲与圆偏振光的第一性原理计算可以用来切换Weyl半金属，狄拉克半金属，拓扑绝缘体状态之间的一个原型的三维狄拉克材料，钠$_3$铋。我们的研究结果是一般的，适用于任何三维狄拉克半金属。我们讨论了时间相关带和Floquet-Weyl点（Floquet-WPs）转向的概念，并演示了光如何增强对晶格扰动的拓扑保护。我们的工作对材料性质的超快开关具有潜在的实际意义，如光学带隙或异常磁阻。此外，我们引入Floquet时间相关的密度泛函理论（Floquet-TDDFT）作为一个通用的和强大的第一性原理方法预测Floquet工程的拓扑状态的物质。
2016-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast creation of a light induced semimetallic state in strongly excited 1T-TiSe$_2$
本研究利用时间分辨角分辨光电子能谱，发现强激光激发可使电荷密度波材料1T-TiSe₂超快转变为半金属态，证实屏蔽效应可驱动非平衡量子态产生，为强关联材料的物态调控提供新路径。
2024-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong nonlinear optical response and transient symmetry switching in Type-II Weyl semimetal $β$-WP2
本文研究了Type-II Weyl半金属$β$-WP2的二次谐波产生，发现其具有强非线性光学响应，并可通过飞秒激光脉冲实现超快对称性切换，为极性金属非线性光学和超快拓扑光电子应用提供启示。
2022-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast photothermoelectric effect in Dirac semimetallic Cd3As2 revealed by terahertz emission
拓扑半金属材料是一种性能优良的热电材料，热电性是其重要的潜在应用之一，因此拓扑半金属材料的热电效应引起了人们极大的兴趣。本文通过研究Dirac半金属Cd_3As_2的瞬态光电流产生的太赫兹辐射，揭示了Dirac半金属Cd_3As_2的瞬态光电热响应，即光塞贝克效应和光能斯特效应。我们的激发偏振和功率依赖性证实了所观察到的太赫兹辐射是由于光电效应，而不是其他非线性光学效应。此外，当施加弱磁场（~0.4 T）时，响应清楚地表明与光塞贝克效应相比，瞬态光热电电流产生的数量级增强。这种增强支持的光能斯特电流产生在Cd 3As 2的双极运输性质。这些结果突出了基于能斯特效应的拓扑狄拉克半金属可以实现热电性能的增强，并且我们的瞬态研究为适用于非平衡态问题的高场环境的热电器件铺平了道路。由于高效的光电转换，大的THz发射通过光整流和光致伸缩效应与传统的半导体相媲美。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast dynamics of the low frequency shear mode in $\mathrm{1T'-MoTe_2}$
本文报道了利用飞秒泵浦-探测光谱研究半金属1 T '-MoTe 2中相干声子的动力学。在室温下的超快亚皮秒时间尺度上，在0.39 THz处观察到低频和长寿命的剪切声子模式，这是以前报道的仅在低温Td-MoTe 2相中以特征声子的形式存在。与其他光学声子模不同，剪切声子模与光激发载流子强耦合。此外，剪切模式的振幅令人惊讶地随着激发密度的增加而降低，这种现象可以归因于激发后晶格温度升高的结果。这些结果提供了有用的物理信息之间的正常的半金属1 T '和晶格反转对称性破缺II型Weyl半金属Td相的超快晶格对称性切换。
2020-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrafast Current Switching from Quantum Geometry in Semimetals
KIAS（韩国高等科学研究院）；School of Physics, KIAS（韩国高等科学研究院物理学院）；Department of Semiconductor Physics, Kangwon National University（江原国立大学半导体物理系）；Department of Electronic and Electrical Convergence Engineering, Hongik University（弘益大学电子电气融合工程系）；Department of Physics, Ajou University（亚洲大学物理系）
研究通过量子几何半金属实现超快电流切换，揭示其在现代电子中的应用潜力，提出基于Hilbert-Schmidt距离的机制，并通过第一性原理计算验证材料可行性。
2026-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chirality manipulation of ultrafast phase switchings in a correlated CDW-Weyl semimetal
本文在(TaSe$_4$)$_2$I中利用超快太赫兹纵向圆形光生电流，证明光控注量可驱动极化子态、CDW轴子相到隐藏Weyl相的非热超快手性相变。
2023-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chiral terahertz wave emission from the Weyl semimetal TaAs
外尔半金属是一种具有独特手性和自旋织构的手性费米子。这些手征费米子的光激发可以引起奇异载流子响应，从而导致新的光学现象。在这里，我们发现了强大的相干手性太赫兹发射外尔半金属钽，并展示了前所未有的操纵其偏振在飞秒时间尺度上。这种偏振控制是通过由圆形或线性光电流效应产生的巨大的超快光电流来实现的。我们揭示了手征超快光电流的产生是由于外尔费米子从外尔带激发到高激发带时，带速发生了很大的变化。光电流产生在接近1.5 eV的近红外频率范围内最大化。我们的发现为使用量子材料创建手性光子源提供了一个全新的设计概念，并为使用Weyl物理开发超快光电子学开辟了新的机会。
2019-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
All-optical nonequilibrium pathway to stabilizing magnetic Weyl semimetals in pyrochlore iridates
非平衡多体动力学正成为现代凝聚态物理的中心课题之一。在周期性激光驱动下，光修饰的能带结构中出现Floquet拓扑态。在这里，我们提出了一个可行的非平衡路线，而不需要相干Floquet状态，以达到难以捉摸的磁性Weyl半金属相烧绿石铱酸盐通过超快修改的有效电子-电子相互作用与短激光脉冲。结合\textit{ab initio}计算的时间依赖的自洽减少哈伯德$U$控制的激光强度和非平衡磁性模拟量子猝灭，我们发现动态修改的磁秩序引起瞬态新兴的外尔锥探测的时间和角度分辨光电子能谱。我们的工作为非平衡材料工程提供了一条独特而现实的途径，超越了Floquet物理学，以创造和维持Weyl半金属。这可能会导致超快，几十飞秒的光工程贝里曲率结合超快磁性切换协议。
2018-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Direct Observation of Coherent Longitudinal and Shear Acoustic Phonons in TaAs Using Ultrafast X-ray Diffraction
利用飞秒时间分辨X射线衍射研究了Weyl半金属TaAs中的光激发相干声子。在我们的实验中探测到的（112）表面的低对称性使得能够同时激发纵向和剪切声学模式，其色散与我们的模拟非常匹配。我们观察到的纵向模式，这是显着缺席的剪切模式的光谱线形的不对称性，这表明可能是由光致载流子扩散驱动的时间依赖性的频率啁啾。我们认为，对称性的基础上，这些声学变形可以瞬时改变电子结构附近的外尔点和支持模型计算。我们的研究强调了使用离轴晶体取向时，光学激发拓扑半金属的声学变形，允许一个瞬时改变其晶体和电子结构的好处。
2022-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Light-induced percolative topological phase transition in type-II Weyl semimetal WTe2
本文通过超快太赫兹光谱研究光激发 WTe2 薄膜，发现光致拓扑相变导致负微分光电导和散射率降低，并利用时间等吸收点揭示两相间的逾渗相互作用。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Giant effective damping of octupole oscillation in an antiferromagnetic Weyl semimetal
磁性Weyl半金属是最近广泛研究的焦点，因为它可能表现出与动量空间中的拓扑保护Weyl点相关的大而鲁棒的输运现象。由于磁纹理提供了一个处理配置的外尔点和其运输响应，理解磁动力学应形成的基础上，未来控制的拓扑磁铁。Mn 3Sn是反铁磁Weyl半金属的一个例子，尽管磁化强度很小，但它表现出与铁磁体中观察到的响应相当的响应。Mn 3Sn的非共线自旋序可以看作是团簇磁八极的铁性序，打破了时间反演对称性，稳定了Weyl点，并在费米能附近显著增强了Berry曲率。在这里，我们报告了我们第一次观察到的Mn 3Sn中的时间分辨八极振荡。特别地，我们发现八极动力学的巨大有效阻尼，并且在< 10 ps进行超快开关是可行的，比铁磁体中的自旋磁化的情况快100倍。此外，理论上预测了超过10 km/s的高畴壁速度。我们的工作为利用拓扑反铁磁体实现超快电子器件铺平了道路。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-induced ideal Weyl semimetal in HgTe via nonlinear phononics
本文通过扩展从头算分子动力学，发现光驱动红外声子模式可在HgTe中产生长寿命亚稳态几何，使四个外尔点位于费米能级，形成理想外尔半金属，并建议用光电子能谱或非线性霍尔效应探测。
2023-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent-driven transient symmetry breaking in the Weyl semimetal TaAs
对称性在物质的常规和拓扑相中起着核心作用，使得光学驱动对称性改变的能力成为开发依赖于这种控制的未来技术的关键一步。拓扑材料，如新发现的拓扑半金属，对时间反转和晶体对称性的破坏或恢复特别敏感，这会影响体电子态和表面电子态。虽然以前的研究集中在通过耦合到晶格控制对称性，我们在这里展示了一个基于光电流产生的全电子机制。使用二次谐波产生光谱作为对称性变化的敏感探针，我们观察到飞秒光激发后的时间反转和空间对称性的超快破缺的原型I型Weyl半金属TaAs。我们的研究结果表明，光驱动的光电流可以定制，明确打破电子对称性在一个通用的方式，开辟了驱动超快的时间尺度上的电子保护状态之间的相变的可能性。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of Topology on the Ultrafast Carrier Dynamics in MoTe2
本研究利用共振X射线光发射技术，研究MoTe2不同拓扑相变前后的超快载流子动力学，发现1T'相载流子离域速度比Td相快1.5倍，揭示了拓扑结构对载流子行为的影响机制。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Research on topological materials using ultrafast spectroscopy
Central South University（中南大学）
综述利用超快光谱对拓扑材料的研究进展，涵盖拓扑绝缘体等的光激发态弛豫途径、粒子数反转等，回顾光致拓扑相变，强调结合多维超快光谱与理论建模以建立非平衡拓扑态统一图景，推动相关应用。
2026-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Dynamics of the Surface Photovoltage in Potassium Doped Black Phosphorus
黑磷是一种准二维层状半导体，具有0.3 eV的窄直接带隙。一个巨大的表面斯塔克效应可以产生的钾掺杂的黑磷，导致半导体到半金属相变源于创建一个强的表面偶极子和相关的能带弯曲。通过使用时间和角度分辨的光电子能谱，我们报告的部分光诱导屏蔽这种带弯曲的补偿表面光电压的创建。我们进一步解决了详细的动力学，这种效果在相关的时间尺度和费米能级附近的能带结构的相关演变。我们证明，经过快速上升时间，表面光电压表现出一个平台超过几十皮秒的纳秒时间尺度上衰减之前。我们支持我们的实验结果与模拟漂移扩散方程的基础上。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Dirac semimetal PdTe2 temperature-dependent quasiparticle dynamics and electron-phonon coupling
利用超快光泵浦-探测光谱研究了狄拉克半金属PdTe 2单晶的温度依赖性超快载流子和声子动力学。两个不同的载流子和相干声子弛豫过程被确定在5 K - 300 K范围内。定量分析表明，在亚皮秒时间尺度上存在一个快速弛豫过程（τ_f），该弛豫过程起源于电子-声子热化。随后是一个缓慢的弛豫过程（τ s），时间尺度为7- 9.5ps，这是由声子辅助的电子-空穴复合引起的。两个重要的振动模式解决在所有测量的温度下，并对应于Te原子的面内（E_g），和面外（A_1g），运动。随着温度的升高，两种声子模式都明显软化。A_1g模频率随温度升高而单调下降。其阻尼率几乎保持不变。正如预期的那样，E_g随温度升高而均匀下降。在80 K以上的温度下，变化不大。实验结果表明，纯退相在弛豫过程中起着重要作用。PdTe 2声子被认为是其双折射性质的主要原因。研究声子的行为将有助于理解其复杂的超导电性。
2021-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Light induced sub-picosecond topological phase transition in MoTe2
超短激光脉冲的最新发展允许对复杂量子材料的结构和电子性质进行光学控制。层状过渡金属二硫属化物MoTe 2可以结晶成具有不同拓扑和电子性质的几种不同结构，提供了在不同相之间控制或切换的可能性。在这项研究中，我们报告了光诱导的亚皮秒结构之间的第二类Weyl半金属相和正常的半金属相体晶MoTe 2的转变，通过使用超快泵浦探测和时间分辨的二次谐波产生光谱。相变的最明显的特征是剪切振荡模式的急剧变化和二次谐波产生的强度损失。这项工作为超快操纵固体拓扑性质开辟了新的可能性，从而为具有超快激发的拓扑开关器件提供了潜在的实际应用。
2018-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure Dependence of Ultrafast Carrier Dynamics in Excitonic Insulator Ta$_2$NiSe$_5$
本研究通过压力依赖性光泵浦光探测光谱分析EI Ta₂NiSe₅的超快载流子动力学，揭示其在1 GPa和3 GPa处的相变，并用Rothwarf-Taylor模型解释EI相不稳定性，带隙压力系数与理论计算一致。
2024-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Electrical manipulation and detection of perpendicular altermagnetic order via proximitized Dirac semimetal
National University of Singapore（新加坡国立大学）；NIST Center for Neutron Research, National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院中子研究中心）；ISIS Facility, STFC Rutherford Appleton Laboratory（STFC拉瑟福德阿普尔顿实验室ISIS设施）；Institute of Materials Research & Engineering, Agency for ScienceTechnology & Research (A*STAR)（科技研究局材料研究与工程研究所）；National University of Singapore (Chong Qing) Research Institute（新加坡国立大学重庆研究院）
研究垂直交变磁序检测与切换受限问题，通过设计PtTe2/CrSb狄拉克半金属/交变磁体异质结构，实现其电学读取与确定性切换，拓宽了交变磁异质结构功能范围，为可扩展交变磁存储器发展助力。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Relativistic suppression of Auger recombination in Weyl semimetals
俄歇复合（AR）是电子-空穴湮灭，能量-动量转移到另一个载流子，被认为在具有小带隙的材料中加速。我们从理论上证明了在具有超相对论性电子空穴色散的无隙三维材料Weyl半金属（WSM）中违反了这一规则。也就是说，AR是禁止的能量-动量守恒定律在原型WSM与一个单一的外尔节点，即使在存在的各向异性和倾斜。在实际的多节点WSM中，节点色散的几何相异性使得节点间AR较弱，由于节点数量较多，这进一步被强屏蔽所抑制。而部分AR率之间的节点的同一个节点组是相互相等的，组间的过程是非互易的，使一组的几何保护从AR。我们的计算表明，几何保护可以帮助延长AR寿命的两个数量级，高达纳秒的水平。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced Dirac semimetal in ZrTe5
从量子和拓扑保护中产生的具有独特性质的物质的新相是现代研究的重要推动力。特别令人感兴趣的是，这些阶段的工程需求使用超快的外部刺激，如光激发，这提供了他们的集成到未来的设备兼容的光通信和信息技术的前景。在这里，我们使用MeV的超快电子衍射（UED），以显示如何瞬态三维（3D）狄拉克半金属态可以诱导的飞秒激光脉冲在拓扑绝缘体ZrTe $_5$。我们观察到显着的变化，布拉格衍射，这是在光诱导状态下的键畸变的特点。利用UED得到的原子位置，我们对电子能带结构进行了密度泛函理论分析。我们的研究结果表明，ZrTe $_5$的平衡态是一个拓扑绝缘体，具有小的带隙为$\sim$ 25毫电子伏，与角分辨光电发射（ARPES）实验一致。然而，在光致瞬态中，在强自旋轨道耦合（SOC）的存在下，间隙是闭合的，其中无质量的狄拉克费米子出现在手性能带结构中。瞬态狄拉克半金属态的弛豫动力学的时间尺度是非常长的，$τ\sim$ 160 ps，这是两个数量级长于传统的声子驱动的结构弛豫。长弛豫与狄拉克谱中态密度的消失和伴随狄拉克费米子出现的SOC控制的能带结构的慢自旋复极化相一致。
2020-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Light-Tunable Giant Anomalous Hall Effect in the Flat-Band Magnetic Weyl Semimetal $\mathrm{AlFe_2O_4}$
Chongqing University（重庆大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
研究通过第一性原理计算揭示AlFe₂O₄中巨异常霍尔效应的机制，并通过光调控实现其动态调制，为拓扑输运提供实用蓝图。
2026-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Spin-voltage-driven efficient terahertz spin currents from the magnetic Weyl semimetals Co$_2$MnGa and Co$_2$MnAl
磁性Weyl半金属是一种结合了磁性有序性和拓扑非平凡能带结构的新兴材料。在这里，我们研究超快的光驱动自旋注入到相邻的Pt层的磁性Weyl半金属Co $_2$ MnGa和Co $_2$ MnAl薄膜的太赫兹发射光谱。我们发现（i）Co $_2$ MnGa和Co $_2$ MnAl是有效的太赫兹自旋电流发生器，达到典型的3d过渡金属铁磁体（例如Fe）的效率。(ii)自旋电流的弛豫提供了Co $_2$ MnGa（165 fs）和Co $_2$ MnAl（102 fs）的电子自旋弛豫时间的估计，其与Fe（92 fs）相当。这两个观察结果是一致的，一个简单的分析模型，并强调磁外尔半金属作为太赫兹自旋电子器件的自旋电流源的巨大潜力。最后，我们的研究结果提供了一个战略，以确定磁性材料，提供最大的自旋电流振幅为一个给定的沉积光学能量密度。
2021-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust and tunable Weyl phases by coherent infrared phonons in ZrTe$_5$
超快光学控制各种量子材料的结构和电子特性最近引起了极大的兴趣。特别是，光诱导不同拓扑相位之间的量子相变被认为是实现超快拓扑量子计算机的一条很有前途的途径。在这里，我们使用第一性原理和有效的哈密顿方法表明，在ZrTe $_5$，一个分层的拓扑材料，晶格畸变对应于所有三种类型的区心红外光学声子模式可以驱动系统从强或弱的拓扑绝缘相的外尔半金属通过打破全球反演对称性。这样获得的外尔相是鲁棒的，高度可调的，并且由于外尔点接近费米能级并且缺乏其他载流子，因此是最干净的外尔相之一。我们进一步表明，诱导这种Weyl相所需的红外模式泵浦的量可以减少，如果与A $_g$拉曼模式泵浦，首先驱动系统的狄拉克半金属态结合使用。我们还发现，Berry曲率偶极矩（BCDM），引起的动力学反演对称性破缺，引起各种非线性效应的振幅的声子模式的振荡。这些非线性效应为控制Weyltronics使能的量子系统提供了一种新的开关。
2021-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Light-induced anomalous Hall conductivity in massive 3D Dirac semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$
本文通过超快光谱实验证明，圆偏振光可在顺磁相大质量狄拉克半金属Co₃Sn₂S₂中诱导反常霍尔电导率，验证了Floquet理论预言的狄拉克-外尔转化机制。
2025-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Population inversion and ultrafast terahertz nonlinearity of transient Dirac fermions in Cd$_3$As$_2$
该研究利用时间分辨光泵浦太赫兹谐波光谱揭示Cd$_3$As$_2$中瞬态粒子数反转对太赫兹驱动的强响应，并基于Boltzmann理论解释其高效三次谐波产生机制。
2024-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Mode-resolved reciprocal space mapping of electron-phonon interaction in the Weyl semimetal candidate Td-WTe$_2$
相干声子的选择性激发提供了在超快时间尺度上控制量子材料基本性质的独特能力。例如，在存在强电子-声子耦合的情况下，电子能带结构可以变得基本上被调制。最近，有人预测，通过这种方式，即使拓扑保护的物质状态可以被操纵，并最终被破坏：对于层状过渡金属二硫属化物Td-WTe $_2$，Weyl点对预计将湮灭为层间剪切模式驱动的晶体结构朝向中心对称相。通过对Td-WTe $_2$电子结构变化的飞秒分辨率监测，我们提供了剪切模相干激发作用于外尔点附近电子态的直接实验证据.能带结构数据与我们的结果相比，意味着，此外，在费米能级附近的带的自旋分裂的周期性减少，一个独特的电子签名的非中心对称Td基态的WTe $_2$。与高频相干声子模的比较最终证明了所观察到的电子结构变化的剪切模式选择性。我们的实时观测揭示了直接的电子过程的实验见解是至关重要的相干声子诱导的拓扑相变在Td-WTe $_2$。
2020-03-04 cond-mat.mtrl-sci
High-harmonic spectroscopy of light-driven nonlinear anisotropic anomalous Hall effect in a Weyl semimetal
外尔半金属是一类具有独特拓扑性质的量子材料。最近的研究表明，激光驱动的电子动力学在二维和三维狄拉克半金属中具有特征信号。从狄拉克到外尔半金属的转变需要反转对称或时间反演对称的破缺。本文的工作表明，激光驱动的电子动力学在具有破缺时间反演对称性的Weyl半金属中的高次谐波谱中具有有趣的特征。结果表明，非零Berry曲率分量的宇称和大小控制着反常电流的方向和强度，从而导致反常奇次谐波的产生。我们证明了时间反演对称破缺量子材料中Berry曲率的非平凡拓扑可以通过测量发射的异常奇次谐波的偏振来探测。我们的研究结果清楚地表明，在超快时间尺度上，激光驱动的电子动力学导致了时间反演对称性破缺量子材料中非线性各向异性反常霍尔效应的产生.
2022-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomic Layer-controlled Nonlinear Terahertz Valleytronics in Dirac Semi-metal and Semiconductor PtSe2
本研究展示了晶圆级多晶PtSe2中通过原子层控制实现的太赫兹非线性与圆二色性，利用超快光生电流和能带结构谷工程，打破了材料中心对称性并实现了二阶非线性，为太赫兹谷电子学和自旋电子学开辟了新方向。
2023-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic ultrafast spin/valley dynamics in WTe2 films
本文利用飞秒泵浦-探测技术揭示了厘米级单晶Td-WTe2薄膜中的各向异性超快自旋/谷动力学，观察到瞬态谷内跃迁及弛豫过程，为拓扑量子材料中无耗散高速自旋/谷电子器件的超快操控提供了前景。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Drastic enhancement of the superconducting temperature in type-II Weyl semimetal candidate MoTe$_2$ via biaxial strain
第二类Weyl半金属候选体MoTe $_2$在T_c~0.1 K超导，是实现拓扑超导电性的理想候选体之一。然而，极低的$T_c$与小的上临界场（$H_{c2}$）相关联，这意味着仅存在于$H$ - $T$相图的小区域上的脆弱超导相。在这里，我们描述了一种简单而通用的方法，根据不同材料之间的差异热膨胀薄单晶MoTe $_2$的双轴应变。通过这种方法，我们成功地提高了$T_c$的MoTe $_2$的五倍，从而扩大了$H$ - $T$相图上的超导区域显着。为了证明在双轴应变的MoTe $_2$的超导性研究的相对容易，我们进一步提出的磁输运数据，使温度依赖的$H_{c2}$和各向异性的超导状态，否则将难以获得在一个独立的MoTe $_2$的研究。我们的工作表明，双轴应变是调节MoTe $_2$电子性质的有效方法。由于我们的方法简单，应用双轴应变，我们预计其直接适用于更广泛的一类量子材料。
2023-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Large Topological Magnetic Optical Effects and Imaging of Antiferromagnetic Octupole Domains of an Altermagnet-like Weyl Semimetal
本文利用光学圆二色显微术对Eu₂Ir₂O₇薄膜的反铁磁八极畴进行成像，在零磁场下观测到源于外尔节点贝里曲率的大磁圆二色和克尔效应，首次在净磁化为零的拓扑反铁磁体中实现磁光响应，为拓扑反铁磁自旋电子学奠定基础。
2025-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Transient Drude Response Dominates Near-Infrared Pump-Probe Reflectivity in Nodal-Line Semimetals ZrSiS and ZrSiSe
利用瞬态反射法研究了两种半金属材料ZrSiS和ZrSiSe在近红外波段的超快光学响应。这两种材料表现出相似的响应，其特征在于两个特征，在时间和能量上很好地分辨。第一个瞬态特征在几百飞秒后衰减，而第二个持续纳秒。使用Drude-Lorentz拟合的材料的平衡反射率，我们表明，快速响应是很好地表示的Drude等离子体频率的降低，和第二个功能的Drude散射率的增加。这直接将瞬态数据与物理图像联系起来，其中载流子在被激发远离费米能量后，通过与声子浴共享其多余能量在几百飞秒内返回到该附近，导致热晶格仅通过缓慢的扩散过程（ns）弛豫。新出现的图像显示，在费米能级载流子密度的突然变化瞬间修改的时间尺度上的电子声子热化不兼容的材料的输运性质，并在很大程度上是由在节线的状态密度降低驱动。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic ultrafast edge photocurrent dynamics in WTe$_2$ driven by broken crystal symmetry
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT株式会社基础研究所）；Department of Electrical Engineering, University at Buffalo（布法罗大学电气工程系）
研究揭示WTe₂中由晶格对称性破坏驱动的超快边缘光电流动力学，展示超快光-电转换及皮秒级电流方向切换，为开发自供电超快光电设备提供新策略。
2026-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topological Weyl phase transition in Mo$_x$W$_{1-x}$Te$_2$
物质的拓扑相表现出不同拓扑类之间的相变。这些相变是奇异的，因为它们不属于传统的金斯堡-朗道范式，而是与体积拓扑不变量和相关的拓扑表面状态的变化相关联。在外尔半金属的情况下，这种相变是特别不寻常的，因为它涉及到大量手征电荷的产生和拓扑费米弧的成核。在这里，我们形象的拓扑相变的Weyl半金属钼$_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$与变化的组成$x$。利用泵浦-探测超快角分辨光电子能谱（pump-probe ultrafast angle-resolved photoemission spectroscopy，ARPES），我们直接观察到了拓扑费米弧在$x_c \sim 7\%$上的成核过程，显示了拓扑外尔相变的临界点。对于Mo掺杂的$x < x_c$，我们没有观察到费米弧，而对于$x > x_c$，费米弧随着体外尔点的分离而逐渐延伸。我们的结果首次证明了在动量空间中磁单极子的产生。我们的工作开辟了操纵手征电荷和拓扑费米弧外尔半金属的传输实验和设备的应用。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Electric Transport of a Single Crystal Iron Chalcogenide FeSe Superconductor: Evidence of Symmetry Breakdown Nematicity and Additional Ultrafast Dirac cone-Like Carriers
在FeAs超导体中普遍观察到SDW反铁磁（SDW-AF）低温相变，AF自旋涨落对超导配对机制起着重要作用.然而，在FeSe超导体中没有观察到类似的磁相变，这引起了相当多的讨论。我们报告的内在电子状态的铁硒阐明运输测量下磁场使用高品质的单晶。一个迁移率谱分析，从头算方法，不作假设的多载流子系统中的输运参数，提供了非常重要和明确的证据，另一个隐藏的顺序，最有可能的对称性破缺从四碳C4对称性的C2对称向列性与选择性d-轨道分裂，存在于超导FeSe的情况下以外的AF磁序自旋涨落。FeSe中的本征低温相处于几乎补偿的半金属态，但另外伴随有狄拉克锥状超快电子$\sim$ 10 $^4$ cm $^2$（VS）$^{-1}$作为少数载流子。
2014-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Non-perturbative high-harmonic generation in the three-dimensional Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$
谐波产生是驱动非线性系统的一个普遍特征，是研究超快非线性动力学基本原理的有效工具。在原子气体中，高次谐波辐射是通过强场红外激光电离、加速和消除三步过程产生的。这种机制在极紫外和软X射线区域得到了深入的研究，形成了阿秒研究的基础。在固态材料中，其特征在于晶体对称性和强相互作用，谐波的产生最近才被报道。观察到的高次谐波产生解释与根本不同的机制，如带间隧道结合动态布洛赫振荡，带内热力学和非线性动力学，和多体电子相互作用。在这里，在一个明显不同的三维狄拉克半金属的背景下，我们报告的实验观察高谐波产生高达七阶驱动的强场太赫兹脉冲。所观察到的非微扰高次谐波产生被解释为太赫兹场驱动的狄拉克费米子的非线性带内动力学的一般特征。我们预计，我们的研究结果将引发极大的兴趣，在检测，操纵和相干控制的三维狄拉克和外尔材料的庞大家庭的非线性响应。
2019-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Giant enhancement of terahertz high-harmonic generation by cavity engineering of a three-dimensional Dirac semimetal
TU Dortmund University（多特蒙德工业大学）；CNR-Istituto Nanoscienze（国家研究委员会纳米科学研究所）；Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；University of Basel（巴塞尔大学）；Fudan University（复旦大学）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
本研究通过对三维狄拉克半金属Cd₃As₂进行超表面微腔工程，增强太赫兹近场强度，实现太赫兹高次谐波产率巨幅提升，实验结果验证了相关理论预测。
2026-08-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Nonlinear Optical Spectroscopy of Nodal-Line Semimetals
本文研究了二维节线半金属 NbSi$_{x}$Te$_{2}$ 中非简单空间群对称性保护能带简并对非线性光学响应的影响，揭示了奇次谐波产生机制、偏振依赖性和带间带内机制相互作用，为超快光电器件应用提供新思路。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Light-Driven Raman Coherence as a Non-Thermal Route to Ultrafast Topology Switching
拓扑使能量子逻辑和信息科学领域面临着一个巨大的挑战：如何建立由量子相干性驱动的拓扑控制原理，并理解这种周期性驱动的时间依赖性？在这里，我们证明了太赫兹脉冲诱导的相变在狄拉克材料的振动相干性，由于激发的最低拉曼活性模式周期性驱动。在临界场阈值以上，出现了一个长寿命的亚稳相，具有独特的拉曼相干声子辅助开关动力学，不存在光泵浦。开关还表现在非热光谱形状，在临界狄拉克点（DP）发生的Lifshitz转变附近的弛豫减慢，以及在相同温度下Berry曲率诱导的异常霍尔效应清漆的信号减弱。这些结果，连同第一原理建模，确定模式选择性拉曼耦合，驱动系统从强到弱的拓扑绝缘体，STI WTI，与狄拉克半金属相建立在一个临界原子位移控制的声子泵浦。振动相干性的利用可以扩展到操纵破坏振动的跃迁，即，狄拉克到外尔的，与太赫兹拓扑量子门和纠错应用的影响。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonperturbative Nonlinear Transport in a Floquet-Weyl Semimetal
本研究在飞秒圆偏振光照射的T_d-MoTe_2中观测到非微扰注入电流与反常Hall效应，并结合Floquet理论和从头算模拟证明形成了磁性Floquet-Weyl半金属态。
2024-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant superconducting diode effect in ion-beam patterned Sn-based superconductor nanowire / topological Dirac semimetal planar heterostructures
通过聚焦离子束在拓扑狄拉克半金属α-Sn薄膜中直接绘制超导β-Sn图案，制备了平面异质结构，实现了电流方向反转时临界电流变化69%的巨型超导二极管效应，为拓扑超导器件提供了通用平台。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
