Theory of magnetoelectric photocurrent generated by direct interband transitions in semiconductor quantum well
线偏振光垂直入射到具有自旋轨道耦合的半导体量子阱上可以通过直接带间光学跃迁产生纯自旋电流。当施加面内磁场时，可以从纯自旋电流中提取光电流，这最近在InGaAs/InAlAs量子阱中观察到[Dai等人，物理修订版信函104，246601（2010）]。在这里，我们提出了一个理论研究与带间跃迁的磁电光电流效应。通过采用密度矩阵的形式主义，我们表明，光激发的载流子密度具有各向异性分布在k空间中，强烈依赖于电子波矢的取向和光的偏振。这种各向异性提供了观察到的光电流对磁场和光的偏振的依赖性的直观图像。我们还表明，纯自旋光电流与磁电光电流的比值近似等于动能与塞曼能量的比值，这使我们能够估计纯自旋光电流的大小。利用各向异性Rashba模型和Kohn-Luttinger模型计算的光电流密度可以产生测量电流的拟合公式中的所有三项，具有可比的数量级，但仍然存在差异，需要进一步研究。
2011-04-01 cond-mat.mes-hall
Probing excitonic states in ultraclean suspended two-dimensional semiconductors by photocurrent spectroscopy
半导体单层过渡金属二硫属化物（TMDC）的光学响应由强束缚激子主导，这些激子即使在室温下也是稳定的。然而，目前可用的样品中与基底相关的效应，如屏蔽和无序，掩盖了许多预期的物理现象，并限制了TMDC的器件应用。在这里，我们证明，这些不良影响被强烈抑制在悬挂设备。极其稳健（光增益> 1，000）和快速（响应时间<1ms）的光响应与我们设备的高质量相结合，使我们能够通过光电流光谱首次研究TMDC中激子的形成、结合能和解离机制。通过分析光电流峰的光谱位置，并与第一性原理计算进行比较，得到了单层TMDCs的结合能、带隙和自旋轨道分裂。特别是对于单层MoS2，我们估计了带边激子的极大结合能，Ebind > 570meV。随着带边激子，我们观察到激子与一个范霍夫奇点，而独特的性质。对光电流谱的源漏电压依赖性的分析揭示了TMDC中激子的解离和光转换机制。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba and Dresselhaus Spin-Splittings in Semiconductor Quantum Wells Measured by Spin Photocurrents
利用太赫兹辐射引起的自旋电流效应和圆形光电流效应，研究了（001）生长GaAs和InAs基二维电子系统中Rashba带和Dresselhaus带自旋分裂的相对强度.我们观察到，将$δ$掺杂平面从量子阱的一侧移到另一侧，导致由Rashba自旋分裂引起的光电流的符号发生变化，而Dresselhaus项诱导的光电流的符号保持不变。这些测量为技术人员提供了必要的反馈，帮助他们寻找具有相等Rashba和Dresselhaus自旋分裂的结构或具有零Rashba常数的完美对称结构。
2006-10-02 cond-mat.mes-hall
Spatiotemporal Mapping of Photocurrent in a Monolayer Semiconductor Using a Diamond Quantum Sensor
光电流的检测对于理解和利用光与物质的相互作用至关重要。虽然被广泛使用，但基于传输的检测在空间分布上是平均的，并且可能遭受低的光生载流子收集效率。在这里，我们介绍了一种无接触的方法来空间解决当地的光电流密度使用近端量子磁强计。我们界面单层MoS2与金刚石中氮空位中心的近表面系综，并通过其磁场分布图绘制所产生的光热电流分布。通过同步的光激发与动态解耦的传感器自旋，我们扩展了传感器的量子相干性，并实现灵敏度小至20 nA每微米的交流电流密度。我们的时空测量显示，光电流循环的漩涡，体现能斯特效应，并上升的时间尺度指示系统的热性能。我们的方法建立了一个前所未有的探测光电现象，非常适合新兴的类二维材料，并刺激应用大面积光电探测器和粘贴源的磁场量子控制。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Circular Photocurrents in Centrosymmetric Semiconductors with Hidden Spin Polarization
该研究利用空间非均匀圆偏振光打破中心对称TMDCs的整体反演对称性，通过隐藏自旋极化与逆自旋霍尔效应产生并探测直流圆偏振光电流。
2024-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulating Spin-polarized Photocurrent in 2D Transition Metal Dichalcogenides
利用电场或光场控制半导体中电子的自旋极化是基于自旋电子学的概念性自旋电子学的一个基本主题。本文介绍了一种利用圆偏振光抽运在过渡金属双硫族化合物（TMD）单层膜中产生自旋极化的方法。完全自旋极化的光电流是通过谷依赖的光学选择规则和自旋谷锁定在单层WS 2实现的，并通过具有铁磁接触的横向自旋阀结构进行电检测。所展示的长自旋寿命，独特的谷对比物理和自旋-谷锁定使单层WS 2成为基于半导体的自旋电子学的前所未有的候选者。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall
Pure spin photocurrents
纯自旋电流，即，具有相反自旋取向的粒子的逆流可以光学地注入半导体中。在这里，我们发展了一个唯象理论，它描述了由线性偏振光激发的自旋电流的偏振依赖性在体半导体和量子阱结构的各种对称性。我们提出了纯自旋光电流的微观描述带间光跃迁在未掺杂的量子阱以及直接子带间和间接intrasubband（Drude样）的过渡在n-掺杂量子阱结构。我们还表明，纯自旋电流可以产生足够低的对称性的结构，通过简单的电子气加热。理论结果与最近的实验观测进行了比较。
2008-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent generation with two-dimensional van der Waals semiconductors
近年来，二维（2D）材料引起了人们极大的兴趣。这一系列材料允许实现多功能电子设备，并有望成为下一代（光）电子产品。它们的电子性质强烈地依赖于层数，从基本的角度来看，它们很有趣。对于电子应用，半导体2D材料受益于相当大的迁移率和大的开/关比，这是由于通过栅极场效应可实现的大调制。此外，由于机械强度和柔性，这些材料在断裂之前可以承受大的应变（> 10%），使得它们对于应变工程和柔性装置是有意义的。即使在单层形式下，半导体2D材料也表现出有效的光吸收，从而使光电探测器具有较大的响应度。因此，半导体层状2D材料是光电应用，特别是光电探测的强有力的候选者。在这里，我们回顾了基于半导体二维材料的光电探测器的最新技术，重点是过渡金属二硫属化物，新型范德华材料，黑磷和异质结构。
2015-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Photocurrent in Gated Graphene-Silicon Hybrid Photodiodes
基于石墨烯/硅（G/Si）异质结的器件已经被证明是潜在地与半导体技术兼容的高响应度光电探测器。这样的G/Si肖特基结二极管通常与栅控G/二氧化硅（SiO $_2$）/Si区域并联，其中石墨烯接触。在这里，我们利用扫描光电流测量调查的空间分布，并解释在这些设备中的光电流产生的物理起源。我们观察到明显更高的光电流下的隔离区的石墨烯的SiO $_2$相邻的G/Si的肖特基结。在此之前需要一定的阈值电压（V $_T$），并且其起源类似于金属氧化物半导体场效应晶体管中的阈值电压。一个物理模型用来解释大的光电流下的SiO $_2$的反型层在Si中的形成。我们的研究结果有助于对石墨烯/半导体混合器件的基本理解，这反过来又有助于设计基于这种2D/3D异质结的高效光电子器件和系统。
2017-05-30 cond-mat.mes-hall
Deduction of Pure Spin Current from Spin Linear and Circular Photogalvanic Effect in Semiconductor Quantum Wells
通过求解半导体光学布洛赫方程，研究了具有结构反转非对称性的二维电子系统中的自旋光电流效应。结果表明，线偏振光可以在自旋分裂导带中注入纯自旋电流，而圆偏振光可以注入自旋相关的光电流.建立了圆偏振光斜入射时的光电流与线偏振光垂直入射时的纯自旋电流之间的显式关系，从而可以从实验测量的自旋光电流中推导出自旋电流的振幅。该方法为定量研究半导体中的自旋输运提供了一个自旋电流源。
2006-12-21 cond-mat.mes-hall
Magneto-Gyrotropic Photogalvanic Effects in Semiconductor Quantum Wells
我们表明，自由载流子（德鲁德）吸收的偏振和非偏振太赫兹辐射的量子阱（QW）结构中的平面内磁场的存在下，导致光电流。实验和理论分析表明，所观察到的光电流是自旋相关的，并与量子阱的回转性有关。基于量子阱中光激发和弛豫过程的不对称性，提出了量子阱中光电流效应的微观模型。在大多数的研究结构中，所观察到的磁致光电流是由非平衡载流子的自旋相关弛豫引起的。
2005-02-08 cond-mat.mes-hall
All-optically induced ultrafast photocurrents: Beyond the instantaneous coherent response
结果表明，光致相干极化的非瞬时响应极大地影响了半导体中电荷的实空间位移。利用时间上不重叠的激励脉冲来相干地控制这种实空间移位的可能性允许观察新型移位电流，其仅存在于某些偏振成形的激励脉冲中并且在连续波极限中消失。与以前研究的移位电流相比，新的电流需要两个正交跃迁偶极矩之间的相位失配，并且在非线性二阶描述内导致相对于两个激励电场振幅的阶反对称的张量。这些观测，甚至可以在室温下进行，预计将发生在各种半导体晶体类，有助于更好地理解光物质相互作用，涉及简并带。因此，他们预计将被证明是重要的未来研究的相干和非线性光学效应的半导体。
2012-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Photocurrents induced by k-linear terms in semiconductors and semimetals
Ioffe Institute（约费研究所）
本研究构建含自旋轨道耦合与k线性Rashba项的六能带k·p模型，结合紧束缚计算参数化，揭示手性多重简并半金属的带间吸收谱特征与圆光生伏打效应的量子化低频响应，为其光电性质研究提供分析框架。
2025-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Room Temperature Anisotropic Photoresponse in Low-Symmetry van der Waals Semiconductor CrPS$_4$
Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尼克先进材料研究所）
研究揭示了CrPS₄在室温下具有显著的光学和光电各向异性，源于光偏振与内在晶体对称性的强耦合，为极化敏感的光电探测器和各向异性光传输提供新平台。
2026-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier-envelope phase control of ultrafast photocurrents in layered MoS$_2$
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 of Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
本研究实现了少周期激光驱动下不同层数MoS$_2$中CEP控制的超快光电流，验证了弱场微扰动力学特征，将光场敏感电流控制拓展到二维过渡金属二硫族化合物，为新型电场敏感器件提供基础。
2025-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling Terahertz Spintronic Photocurrents in 2D-Semiconductor|Ferromagnet Heterostructures through a Functional Hybrid Interface
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微观结构物理研究所）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；A*STAR (Agency for Science, Technology and Research)（新加坡科技研究局）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Max-Born-Institute for Non-Linear optics（马克斯·玻恩非线性光学研究所）；Centre for quantum technologies（量子技术中心）
通过功能化混合界面调控二维半导体与铁磁体异质结构中的太赫兹自旋光电流，揭示界面混合化在高效超快光电流生成中的关键作用。
2026-03-02 cond-mat.mes-hall
Ultrafast magneto-photocurrents as probe of anisotropy relaxation in GaAs
我们利用飞秒光激发在暴露于磁场中的GaAs晶体中诱导出超快光电流。磁光电流的时间分辨检测同时发射的太赫兹辐射进行了研究。我们发现，它们的动力学与其他光电流的动力学有很大的不同，这些光电流预计将遵循光强的时间形状。我们将这种差异归因于载流子各向异性弛豫对磁光电流的影响。我们的测量结果表明，在两个不同的时间尺度上发生的各向异性弛豫$10^{16}$ cm $^{-3}$和$5 \times 10^{17}$ cm $^{-3}$之间的载流子密度。慢时间常数约为100 fs，很可能受电子-声子散射的影响，而快时间常数约为10 fs，可能与价带有关。我们的研究不仅有助于更好地理解光感应电流的微观起源，但-更重要的是-表明磁光电流可以作为新的探头的各向异性弛豫GaAs。该技术适用于所有非中心对称的体半导体。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Raman Photogalvanic Effect: photocurrent at inelastic light scattering
我们从理论上证明了在非中心对称介质的透明区域中传播的电磁波可以感应出直流电流。这种效应的起源是光被系统中的自由载流子的拉曼光的散射。由于光子散射，电子经历真实的量子跃迁，导致其各向异性动量分布的形成和电子波包的移位，从而产生稳态光电流。我们提出了拉曼光电效应（RPGE）的微观理论，重点放在两个特定的情况下：（i）一般情况下的散装gyrotropic半导体和（ii）量子阱结构，其中光被散射的子带间激发。我们揭示了预测的RPGE和传统的光电流效应在光吸收的关系。
2022-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-Orbit Photocurrents in (111)-oriented Si-MOSFETs
我们证明了在多谷半导体中注入纯谷轨道电流，并提出了这种效应的理论。研究了室温下$n$掺杂（111）取向硅金属氧化物半导体场效应晶体管的光致输运特性。通过将圆偏振光照射在具有六个等效谷的精确取向的结构上，在每个谷内产生非零电子通量，其相互补偿并且不产生净电流。通过扰动谷通量之间的平衡，在这项工作中，通过应用线偏振辐射以及通过引入一个不等价的山谷方向紊乱，我们批准，纯谷电流可以转换成一个可测量的电流。
2010-10-21 cond-mat.mes-hall
Highly nonlinear biexcitonic photocurrent from ultrafast inter-layer charge transfer
单层半导体中的强库仑相互作用允许它们具有光学活性的大的多体态，例如五粒子态，带电双激子。强的非线性光吸收的带电双激子下的光谱共振，加上其带电的性质，使其有趣的非线性光电探测-一个领域，迄今尚未探索。在不对称设计的几层石墨烯封装的1 L-WS $_2$异质结构中使用高内置垂直电场，在这里，我们报告了在零外部偏压（自供电模式）下由两个带电双激子物种的强吸收产生的大的高度非线性光电流。时间分辨的测量表明，所产生的带电双激子转移到几层石墨烯在一个时间尺度的子-5 ps，表明超快的光响应的固有限制。利用单色和双色光致发光激发光谱，我们表明，这两个双激子峰起源于亮-暗和亮-亮激子-激子组合。由于其双激子起源，加上由于快速层间电荷转移的超快响应，光电流中的这种固有的非线性，证实了操纵单分子膜中的多体效应对可行的光电应用的前景。
2022-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Generation and control of spin-polarized photocurrents in GaMnAs heterostructures
计算了一种特殊设计的GaMnAs半导体异质结的光电流。结果表明，在红外范围内的能谱，其中所提出的结构是显着的自旋选择性的区域。对于这样的光子能量，产生的光电流是强烈的自旋极化。预测在结构的生长方向上应用相对小的静态偏置可以有效地逆转某些光子能量的自旋极化。这种行为表明了方便简单的开关机制的可能性。的物理基础的结果进行了研究和理解的自旋相关的性能出现从特定的潜在的配置文件的结构。
2013-11-14 cond-mat.mes-hall
Superlinear Increase of Photocurrent due to Stimulated Scattering into a Polariton Condensate
我们发现，当单极电流通过一个n-i-n结构时，当存在极化激元凝聚时，会出现超线性光电流响应。这与先前观察到的标准半导体激光器的行为形成鲜明对比。理论模拟表明，这是由于受激激子-激子散射过程，其中一个激子弛豫到凝聚体中，而另一个激子解离成电子-空穴对。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Acousto-drag photovoltaic effect by piezoelectric integration of two-dimensional semiconductors
研究利用表面声波在层状半导体MoSe2中产生零偏置光电流，通过压电集成实现声拖拽光伏效应，分离产生与提取过程以抑制复合，提供了一种不依赖晶体对称性的高效光电转换方法。
2024-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Floquet-Volkov interference in a semiconductor
本文报道半导体黑磷中弗洛凯-沃尔科夫干涉的实验证据，观测到其光谱权重的高度不对称调制且可通过泵浦光偏振调控，揭示了不同光场修饰电子态间的量子干涉，为超快材料工程提供见解。
2025-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast photocurrents in MoSe$_2$ probed by terahertz spectroscopy
我们利用太赫兹辐射光谱研究了典型的二维半导体过渡金属二硫属化物MoSe $_2$中的飞秒光电流动力学。我们确定了几种不同的机制产生太赫兹辐射响应于超短（$30\,$ fs）的光激发在双层（BL）和多层（ML）样品。在ML中，由于表面电场中光激发的载流子的漂移，面外电流产生皮秒时间尺度的THz辐射。BL发射由面内移位电流产生。最后，我们观察到的振荡约$23\,$太赫兹在从BL样品的发射。我们把振荡归因于两个激子态之间的量子拍频，能量分离为$\sim100\,$ meV。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum-kinetic theory of steady-state photocurrent generation in thin films: Coherent versus incoherent coupling
在非平衡格林函数形式主义的框架内描述了由于电子耦合到薄半导体薄膜中的经典和量子化电磁场而产生的光电流。对于相干耦合到经典场对应的单场算符平均值，有效的两次带内自能是由带去耦过程导出的。相干光生作用的评价是自洽地进行与传播的领域，通过使用后者的传输矩阵形式主义与消光系数来自电子格林函数。对于“非相干”耦合到量子场的波动，这需要考虑自发发射的列入，第一个自洽玻恩自能被使用，在光子格林函数的全空间分辨率。这些都是从戴森和Keldysh方程的数值解，包括一个非本地光子自能的基础上使用的相干情况下相同的带间偏振函数。的光谱和积分光电流产生模式的比较揭示了一个紧密的协议之间的相干和非相干耦合的情况下，选择性接触吸收层在短路条件。
2014-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Harnessing Exciton-Exciton Annihilation in Two-Dimensional Semiconductors
二维半导体中强的多体相互作用导致激子-激子湮灭。预计该过程将导致产生未结合的高能载流子。在这里，我们报告了一个非常规的光响应的范德华异质结器件产生有效的EEA。我们的异质结构，这是由单层过渡金属二硫属化物（TMD），六方氮化硼（hBN），和几层石墨烯，表现出光电流时，光激发载流子具有足够的能量，以克服高能势垒的hBN。有趣的是，我们发现，该设备具有适度的光电流量子效率，即使当半导体TMD层在其地面激子共振激发，尽管高激子结合能和大的传输势垒。使用从头计算，我们表明，EEA产生高能量的电子和空穴与不均匀分布的能量取决于散射条件。我们的研究结果突出了EEA在确定二维半导体光电子器件的光响应中的主导作用。
2020-04-18 cond-mat.mes-hall
Pure Spin Photocurrent in Non-centrosymmetric Crystals: Bulk Spin Photovoltaic Effect
自旋电流发生器是自旋电子学信息处理的关键部件。在这项工作中，我们从理论上和计算上研究了体自旋光伏（BSPV）效应在光照下产生直流自旋电流。BPSV的唯一要求是反转对称破缺，因此它适用于广泛的材料，并且可以很容易地与现有的半导体技术集成。BSPV效应是体光伏（BPV）效应的表亲，由此在光下产生DC充电电流。由于自旋电流和电荷电流的选择规则不同，如果系统具有镜像对称性或反镜像对称性，则可以实现纯自旋电流。对BPSV的机理和电子弛豫时间$τ$的作用也作了阐述。我们将我们的理论应用到几个不同的材料系统，包括过渡金属二硫属化物，反铁磁$\rm MnBi_2Te_4$，和拓扑晶体绝缘体立方$\rm SnTe$的表面。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-optically induced currents resulting from frequency modulated coherent polarization
我们采用偏振成形的超快光脉冲来产生光电流，只有当光致相干偏振被频率调制时才会产生光电流。这种频率调制是通过（110）取向GaAs量子阱中光空穴激子的失谐激发获得的。所观察到的光电流消失的激子的共振激发和扭转其方向与失谐的符号的变化。此外，对于连续波激励，电流不存在。我们的工作揭示了一类新的光电流的存在，并可视化电流响应张量的复杂性。这有助于更好地理解半导体中的光致微观输运。
2013-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Spectrally Programmable Spin-Polarized Photocurrents in WSe$_2$-NiPS$_3$ Magnetic van der Waals Heterostructures
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Center for Advanced Systems Understanding, CASUS, HZDR（先进系统理解中心，CASUS，HZDR）；Yonsei University（延世大学）
该研究构建WSe₂-NiPS₃磁性范德瓦尔斯异质结构，利用光谱调谐实现无磁场的高自旋极化光电流产生，为光自旋电子器件提供了新平台。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast shift and rectification photocurrents in GaAs quantum wells: Excitation intensity dependence and the importance of bandmixing
采用基于14带${\mathbf k} \cdot {\mathbf p}$模型的多子带半导体Bloch方程的微观方法，计算了GaAs量子阱在飞秒激光脉冲激发下光电流的时间动力学.这种方法提供了一个透明的带间，子带间和带内激发的描述，完全包括所有的共振以及非共振激发，并对待光-物质相互作用的非微扰。对于线性极化激发，光电流包含来自移位和整流电流的贡献。我们数值计算和分析这些电流产生的飞秒激光脉冲激发[110]和[111]取向的GaAs量子阱。结果表明，经常采用的微扰$χ^{(2)}$的方法打破了峰值场大于约10 kV/cm和非微扰效应导致的位移和整流电流的峰值的减少和时间振荡，起源于拉比flopping。特别是，我们发现一个复杂的振荡光子能量的位移和整流电流的大小的依赖关系。我们的模拟表明，这种依赖性是重空穴和轻空穴价带之间混合的结果。这是一个令人惊讶的发现，因为能带混合对光电流强度的影响甚至比吸收系数更大。对于[110]取向的GaAs量子阱，计算的光子能量依赖性与实验结果进行了比较，得到了很好的一致性，这验证了我们的理论方法。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Twist-angle engineering of excitonic quantum interference and optical nonlinearities in stacked 2D semiconductors
范德华层状材料的电子结构的扭转工程主要依赖于层之间的能带杂化。过渡金属二硫族化物半导体的带边态位于三原子层中心的金属原子周围，因此对扭曲不太敏感。在这里，我们报告说，双层WSe 2中的高位激子可以通过扭转调谐超过235 meV，扭转角磁化率为8.1 meV/°，比带边A激子大一个数量级。这种可调谐性的出现是因为与上导带相关的电子态离域到硫属化物原子中。这种效应控制了激子量子干涉，揭示了二次谐波产生中电磁感应透明（EIT）的选择性激活和失活。这样的自由度不存在于传统的稀原子气体系统，EIT最初建立，并允许我们塑造的频率依赖性，即色散，光学非线性。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonlinear photocurrent in quantum materials for broadband photodetection
本文综述拓扑量子材料中的非线性光电流，阐明其零偏置、零磁场下将射频、太赫兹及红外交变电场整流为直流的机制，并总结相关材料体系用于无 p-n 结宽带高速高灵敏光电探测的进展。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
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
Photoinduced current in molecular conduction junctions with semiconductor contacts
我们提出了一种新的方法，通过分子结，它绕过了几个障碍，实验实现光学操纵的纳米电子学在以前的文献中指出的运输的相干控制。该方法是基于应用本征半导体接触和低于半导体带隙的光频率。它依赖于一个简单而通用的概念，即通过电磁场驱动分子桥的偶极对分子能级进行可控的光子复制。我们预测了诱导隧穿的相干破坏效应，扩展了隧穿相干破坏的某些效应。我们的研究结果说明了半导体接触的光电流相干控制的潜力。
2012-09-26 cond-mat.mes-hall
Theory of shift current in Anderson insulator
位移电流是块状非中心对称绝缘体中的光生伏打电流。迄今为止，关于位移电流的研究主要集中在扩展布洛赫波上，例如半导体和钙钛矿中。相反，它是未知的局部波函数是否支持直流光电流。在这里，我们从理论上表明，直流移位电流出现在一个非中心对称的无序一维绝缘体与随机电位。当光照射整个样品时，光电流在存在电子-声子耦合的情况下形成。我们发现，即使当随机势的能量尺度大于带宽时，这种光电流仍然是鲁棒的。另一方面，当激发是局部的，或者弛豫仅是由于与电极的接触时，光电流呈指数衰减。这些结果为设计高效太阳能电池和光电探测器开辟了一条道路。
2020-05-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Effects of quantum interference on the electron transport in the semiconductor$/$benzene$/$semiconductor junction
采用紧束缚模型和广义格林函数方法，数值研究了半导体/苯/半导体结中量子干涉对苯分子电子输运的影响.我们展示了如何量子干涉源，不同的接触位置和本地门，可以控制电极/分子/电极结的传输特性。我们还研究了反共振态的发生在传输概率函数使用一个简单的图形计划（介绍了参考。[Phys. Chem. Chem. Phys，2011，13，1431]），用于苯分子和半导体（硅和二氧化钛）电极之间的接触的不同几何形状。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall
Layer-dependent exciton polarizability and the brightening of dark excitons in few-layer black phosphorus
本文通过频率分辨光电流测量确定了3至11层黑磷的层数依赖激子极化率，揭示了载流子屏蔽效应及电场下暗激子的亮化现象，为少层黑磷光电子应用奠定基础。
2023-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent control of chirality in Weyl semimetals
OIST Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；Kings College London（伦敦国王学院）；Max-Born Institut（马克斯·玻恩研究所）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）
利用双色光场干涉打破外尔半金属中手性对称，实现选择性激发单个外尔节点并产生可控光电流，通过调节相对相位和场强可调控电流大小和符号。
2026-06-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interference of stimulated electronic Raman scattering and linear absorption in coherent control
我们考虑量子干涉效应的载流子和光电流激发在石墨烯使用相干电磁场分量在频率$ω$和$2ω$。在基频$ω$的材料的响应，它示出，在$ω$的单光子吸收干扰受激电子拉曼散射（结合$2ω$吸收和$ω$发射），导致在电流注入的净贡献。这种干扰与$\hbarω$的净能量吸收一起发生，并且除了先前研究的在相同照射条件下与$2\hbarω$的净能量吸收一起发生的干扰之外，还存在这种干扰。由于没有带隙，并且可以通过调节费米能级来阻止光子吸收，石墨烯是研究这种贡献的理想材料。我们计算了本征石墨烯的这种全光效应的偏振依赖性，并表明在$ω$和$2ω$的材料的组合响应导致各向异性的光电流注入，而在掺杂的石墨烯的注入电流的大小，当在$ω$的转换被泡利阻止，是各向同性的。通过考虑受激电子拉曼散射对相干电流控制的贡献，我们发现石墨烯提供了可调谐的偏振敏感应用。由于受激电子拉曼散射和线性吸收的干涉引起的相干控制不仅与石墨烯相关，而且与窄隙半导体、拓扑绝缘体和金属相关。
2014-09-22 cond-mat.mes-hall
Quantum interference effect on exciton transport in monolayer semiconductors
本文从理论上研究了原子薄过渡金属二硫属化物中激子的弱局域化。激子德布罗意波对形成闭合环的轨道的相长干涉导致激子扩散系数的减小。我们计算的干涉贡献的扩散系数的激子散射声学声子和静态无序的实验相关的情况。对于声学声子散射，随着温度的升高，量子干涉变得越来越重要。我们的估计表明，量子贡献的扩散系数是相当大的国家的最先进的单层和双层过渡金属dichalcogenides。
2020-04-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field induced shell-to-core confinement transition in type-II semiconductor quantum wires
研究了具有II型能带失配的核-多壳层半导体纳米线在外加磁场作用下的激子性质。我们的研究结果表明，根据芯线半径，在II型带中的载流子表现出量子点样或量子环样的能谱，分别对应于芯线或外壳中的载流子限制。在后者中，壳到芯的限制转变可以通过增加磁场强度，这可能会导致有趣的光电流性质的这些限制结构，可调的外部场诱导。
2013-11-21 cond-mat.mes-hall
Electronic coherence and coherent dephasing in the optical control of electrons in graphene
电子相干性对于量子力学固态性质的获取和控制至关重要。使用纯粹的电子可观测的光电流，我们测量了石墨烯中22 +/- 4 fs的电子相干时间。光电流非常适合测量电子相干性，因为它是量子路径干涉的直接结果，由两个超短双色激光脉冲之间的延迟控制。由第一脉冲注入的布居振幅与由第二脉冲产生的布居振幅之间的干涉的最大延迟确定电子相干时间。特别是，数值模拟表明，实验数据产生的电子相干时间的下限和相干退相掩盖了较低的相干时间。我们希望我们的研究结果将显着推进理解的相干量子控制的固态系统，从弱场激发强驱动系统。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Two-photon interference using background-free quantum frequency conversion of single photons from a semiconductor quantum dot
我们表明，量子频率转换（QFC）可以克服非均匀加宽的固态量子发射器常见的光谱可分辨性。QFC是通过将来自InAs量子点（QD）的980 nm的单光子与1550 nm的泵浦激光在双极化的三氧化二锂（PPLN）波导中组合以产生信号背景比超过100：1的600 nm的光子来实现的。光子相关和双光子干涉测量证实，在频率转换过程中，单个量子点态的单光子特性和波包干涉都被保留下来。最后，我们将两个光谱分离的量子点跃迁转换为同一波长的单个PPLN波导，并表明所产生的场表现出非经典双光子干涉。
2012-07-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Wavelength-Controlled Photocurrent Polarity Switching in BP-MoS$_2$ Heterostructure
层状二维范德华（vdW）半导体及其异质结构在许多研究中表现出正光电导（PPC）。最近的一些报道已经证明了负光电导（NPC），以及可以实现宽带光电探测，除了多电平光电逻辑和存储器。PPC和NPC之间的可控和可逆切换是这些应用的关键要求。该报告演示了可见光到近红外波长驱动的NPC和PPC，以及两者之间的可逆切换，在空气中稳定，高迁移率，宽带黑磷（BP）场效应晶体管（FET）覆盖有几层MoS $_2$薄片。交叉开关波长可以通过改变MoS $_2$的带隙通过其薄片厚度和NPC和PPC的光响应度可以使用静电门控以及激光功率调制。放电驱动的NPC和PPC允许在几秒的合理时间尺度上进行可逆切换。此外，门电压依赖性负持续光电导实现了非常适合于光突触应用的突触行为。
2021-11-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Precise simulation for single-hole spin control in semiconductor quantum dots
采用分层运动方程（HEOM）方法研究了单空穴自旋的制备、控制和读出的精确模拟。通过电离共振激发的电子-空穴对并将导电能级电子隧穿到电极中，初始化单空穴自旋量子比特。SU（2）控制是通过结合Voigt几何磁场中空穴自旋的Larmor过程和皮秒激光脉冲诱导的几何相位绕光轴旋转来实现的。量子位的读出通过光电流实现。我们将整个模拟过程与实验结果进行了比较，证明了由于展宽效应的影响，保真度达到了最佳。
2017-04-30 cond-mat.mes-hall
Phase measurements using Two-Channel Fano Interference in a Semiconductor Quantum Dot
我们研究了半开放Fano体系中含有大量电子的横向半导体量子点。在输运测量中，我们观察到三个稳定的系列Fano共振具有相似的线型。我们提出了一个简单的模型解释的温度和V_{SD}依赖的共振。Fano机制允许研究电子波函数的相位和相干性，并且令人惊讶的是，我们在我们的系统中没有发现退相干的迹象。
2003-07-23 cond-mat.mes-hall
Radiation-induced quantum interference in low-dimensional $n$-$p$ junctions
预测和分析了低维$n$ - $p$结中的{ \it辐射诱导量子干涉效应}。这种现象表现为光电流随栅极电压或辐射频率的大振荡。振荡是由两个电子路径之间的量子干涉引起的，伴随着光子的共振吸收。它们类似于原子物理学中著名的Ramsey量子跳动和Stueckelberg振荡。该效应可以在基于纳米线、碳纳米管、单层或双层石墨烯纳米带的一维和二维$n$ - $p$结中观察到。
2010-12-16 cond-mat.mes-hall
Electron-Hole Interference in an Inverted-Band Semiconductor Bilayer
固态电子光学通过实现操纵电子而不是光的微米大小的干涉仪、透镜、准直器和分束器的可能性，承诺了电子学中的新功能。然而，到目前为止，这种功能仅在一维器件中得到证明，例如在纳米管中，以及在使用pn结操作的石墨烯基器件中。在这项工作中，我们描述了一种新的机制，实现电子光学在二维空间。通过研究基于pn结的InAs/GaSb双量子阱谐振腔的二维Fabry-Pérot干涉仪，证实了带反转系统中的电子-空穴杂化可以促进相干干涉。有了这一发现，我们扩大了电子光学领域，涵盖了表现出带反转和杂化的材料，并有望超越当前最先进器件的性能。
2019-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatial distribution of local tunneling conductivity due to interference and Coulomb interaction effects for deep and shallow impurities on semiconductor surfaces
研究了半导体表面深、浅杂质局域隧穿电导的空间分布。考虑了非平衡库仑相互作用和干涉效应，并借助Keldysh理论进行了理论分析。研究了两种模型：浅杂质态的平均场自洽方法和深杂质态的Hubbard-{I}模型。我们已经发现，不仅以上的杂质，但也在距离可比的晶格周期都影响直接和共振隧穿通道之间的干扰和本地化的电子和现场库仑排斥强烈修改的形式的隧道电导率测量的扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）。
2010-05-20 cond-mat.mes-hall
Radiation-induced current in quantum wires with side-coupled nano-rings
研究了由量子线和量子环组成的系统中光电流的产生。当前的产生是系统特定几何形状和圆偏振辐射的使用相互作用的结果。我们研究的能量动量守恒的光学跃迁涉及电子向前和向后移动的电线。由于辐射中缺乏时间反演对称性，光学跃迁取决于电子的运动方向，导致零偏置电压下的电流。在很宽的物理参数范围内，光电流随着环的数量而增加。一个弱的非线性依赖的环的数量，相关的量子干涉效应的电流，也被预测。这种几何形状提出了一种基于纳米级组件产生相当大的光电流的可扩展方法。
2006-10-25 cond-mat.mes-hall
Monolayer Semiconductor Auger Detector
半导体中的俄歇复合是一种多体现象，其中电子和空穴的复合伴随着其他载流子的激发。由于无辐射，它对光发射有害。受激载流子的多余能量通常会迅速转化为热量，使得俄歇过程难以直接探测。在这里，我们采用了一种技术，其中俄歇激发的载流子被检测到的能力，隧道的半导体通过一个薄的障碍，产生电流。我们采用垂直范德华（vdW）异质结构与单层WSe2作为半导体和宽带隙六方氮化硼（hBN）作为隧道势垒优先传输高能量俄歇激发载流子的石墨电极。俄歇过程的明确特征是当激子由共振激发产生时光电流的上升，以及激子共振随电压的移位导致的负微分光电导。我们检测到空穴俄歇激发的中性和带电激子，俄歇散射是令人惊讶的强弱激发下。在低的，受控的载流子密度下的俄歇载流子的选择性提取是由vdW异质结构实现的，说明了对可用于探测2D材料中的弛豫过程的技术的重要补充。
2020-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant resonant nonlinear THz valley Hall effect in 2D Dirac semiconductors
Guangdong Technion – Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Science（俄罗斯科学院西伯利亚分院热诺夫半导体物理研究所）；Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学）；Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
研究通过两能带哈密顿量揭示了在交叉太赫兹电场和静态磁场下，二维非对称半导体中巨量环形共振的谷Hall响应机制，发现非线性谷电流控制的新途径。
2026-04-10 cond-mat.mes-hall
