Measurement of Ultrafast Carrier Dynamics in Epitaxial Graphene
使用超快光泵浦-探测光谱，我们已经测量了SiC晶片上生长的外延石墨烯层的载流子弛豫时间。我们发现两个不同的时间尺度与非平衡光生载流子的弛豫。在70-120 fs范围内的初始快速弛豫瞬态之后是0.4-1.7 ps范围内的较慢弛豫过程。较慢的弛豫时间被发现是成反比的石墨烯层中的结晶无序的程度，如通过拉曼光谱测量。我们与测量的快，慢的时间常数载流子和载流子声子带内和带间散射过程中的石墨烯。
2007-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast thermal boundary conductance under large temperature discontinuities of ultrathin epitaxial Pb films on Si(111)
本研究利用掠入射超快电子衍射，探究强非平衡下Si(111)上超薄外延Pb薄膜的热传递，发现大温差下高激发薄膜冷却更快，并用漫失配模型解释，揭示了界面形貌对热边界电导的重要影响。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall
Strain-Induced Spin States in Atomically Ordered Cobaltites
通过异质外延在复合氧化物薄膜中施加外延应变被认为是识别新特性和探索材料性能的巨大潜力的有力工具。一个特别的例子是LaCoO 3，一种零自旋的块状材料，尽管经过十年的深入研究，其薄膜中的强铁磁性仍然是个谜。在这里，我们使用扫描透射电子显微镜辅以X射线和光学光谱研究LaCoO 3外延薄膜在不同的应变状态。我们观察到一种非常规的应变弛豫行为，导致条纹状，晶格调制图案，这并不涉及不受控制的失配位错或其他缺陷。调制需要形成的铁磁有序片，包括中间或高自旋Co 3+，从而提供了一个明确的描述中发现的外来磁性外延应变LaCoO 3薄膜。这一观察结果提供了一种新的途径来定制功能氧化物异质结构的电子和磁性。
2012-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct evidence for efficient ultrafast charge separation in epitaxial WS$_2$/graphene heterostructure
我们使用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究单层WS $_2$和石墨烯的外延异质结构中的超快电荷转移。这种异质结构结合了直接带隙半导体的优点，具有强的自旋轨道耦合和强的轻物质相互作用，以及具有极高迁移率和长自旋寿命的半金属承载无质量载流子的优点。我们发现，在WS $_2$中的A-激子共振光激发后，光激发的空穴迅速转移到石墨烯层中，而光激发的电子保留在WS $_2$层中。发现所得的电荷转移态具有$\sim1$ 1，ps的寿命。我们将我们的发现归因于散射相空间的差异，这些差异是由WS $_2$和石墨烯带的相对对齐引起的，正如高分辨率ARPES所揭示的。结合使用圆偏振光的自旋选择性激发，所研究的WS $_2$ /石墨烯异质结构可能为有效的光学自旋注入石墨烯提供新的平台。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Terahertz Photoconductivity and Near-Field Imaging of Nanoscale Inhomogeneities in Multilayer Epitaxial Graphene Nanoribbons
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
研究通过太赫兹光谱揭示多层外延石墨烯纳米条带中纳尺度不均匀性的电导特性及光电响应，发现准中性层具有高载流子迁移率和强正光电导率。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical excitation of propagating magnetostatic waves in an epitaxial Galfenol film by an ultrafast magnetic anisotropy change
使用时间分辨光泵扫描光学显微镜技术，我们证明了激光驱动的激发和自旋波在GaAs衬底上外延生长的铁磁金属合金Galfenol的20 nm薄膜的传播。与以前的自旋波的全光学研究相比，我们采用激光诱导的磁晶各向异性的热变化作为激发机制。一个紧密聚焦的70 fs激光脉冲激发包的静磁表面波的$e^{-1}$传播长度为3.4 $μ$ m，这是与坡莫合金。结果，激光驱动的静磁自旋波在高达10 $μ$ m的距离处是清楚地可检测的，这促进了外延Galfenol膜到适合于磁振子器件的材料的有限家族。Galfenol薄膜的明显的面内磁晶各向异性为操纵自旋波的参数提供了额外的自由度。面内外部磁场相对于样品晶轴的重新取向调整了激发波的频率、振幅和传播长度。
2019-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ultrafast terahertz conductivity in epitaxial graphene nanoribbons: an interplay between photoexcited and secondary hot carriers
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
研究发现石墨烯窄带中光电导性随泵浦能量变化呈现非单调特性，由光激发载流子与二次热载流子的相互作用主导。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unravelling Dzyaloshinskii-Moriya interaction and chiral nature of Graphene/Cobalt interface
未来自旋电子学的一个主要挑战是开发合适的自旋输运通道，具有长的自旋寿命和传播长度。石墨烯可以满足这些要求，即使在室温下。另一方面，利用手性纹理的快速运动，即，Néel型畴壁和磁层，可以满足高密度数据存储、低功耗和高处理速度的要求。我们设计了外延结构，其中外延铁磁Co层夹在依次生长到MgO（111）衬底上的外延Pt（111）缓冲层和石墨烯层之间。我们提供的证据表明，石墨烯诱导的垂直磁各向异性增强到4 nm厚的Co膜，和存在手性左手Néel型畴壁稳定的有效Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）在堆栈中。实验结果表明，在gr/Co界面，这是描述在传导电子介导的Rashba-dielectric机制和点相反的自旋轨道耦合诱导的dielectric在Co/Pt界面的一个相当大的dielectric的证据。此外，石墨烯的存在导致：i）用于Co生长的表面活性剂作用，产生插层的、平坦的、高度完美的fcc膜，与Pt假晶，和ii）有效的防止氧化。这种磁性手征织构在室温下是稳定的，并且生长在绝缘衬底上。我们的研究结果开辟了新的途径，以控制手性自旋结构，使用界面工程在石墨烯为基础的系统，为未来的自旋轨道器件完全集成在氧化物基板上。
2018-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-momentum locking and ultrafast spin-charge conversion in ultrathin epitaxial Bi$_{1-x}$Sb$_x$ topological insulator
三维拓扑绝缘体表面态的螺旋性在自旋电子学中引起了极大的关注，这是由于自旋-动量锁定，其中载流子的自旋垂直于它们的动量。这种性质可以提供一种有效的方法，通过Rashba-Edelstein效应将电荷电流转换为自旋电流，反之亦然。然而，这些表面状态的自旋-电荷转换的实验签名是非常困难的解开从体状态的贡献。在这里，我们结合自旋和角度分辨的光电子能谱，时间分辨的太赫兹发射光谱，以明确地表明，自旋电荷转换产生的Bi $_{1-x}$ Sb $_x$薄膜的表面状态，下降到几个纳米的限制效应出现。我们关联这个大的转换效率，通常在重金属的体自旋霍尔效应的水平，复杂的费米表面从逆Rashba-Edelstein响应的理论计算获得。我们证明了这一点，薄膜厚度下降到几个纳米，在外延Bi $_{1-x}$ Sb $_x$薄膜的表面状态鲁棒性和相当大的转换效率带来了新的前景，超低功率磁随机存取存储器和宽带太赫兹产生。
2023-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Epitaxial Growth of Metre-Sized Single-Crystal Graphene on Industrial Cu Foil
使用单晶硅的现代技术的基础是直径高达12英寸或更大的高质量单晶硅锭的生长。对于石墨烯的许多应用，大面积高质量（理想情况下是单晶）材料将成为可能。自从十年前在铜箔上首次生长以来，已经实现了英寸大小的单晶石墨烯。我们在这里呈现了在20分钟内生长具有> 99%超高取向晶粒的5 X 50 cm 2尺寸的石墨烯膜。这一增长是通过以下方式实现的：（i）合成亚米尺寸的单晶Cu（111）箔作为衬底;（ii）在Cu（111）表面上外延生长石墨烯岛;（iii）将这样的石墨烯岛无缝合并成具有高单晶度的石墨烯膜;以及（iv）石墨烯膜的超快生长。这些成就是通过温度驱动退火技术从工业多晶铜箔生产单晶Cu（111）以及相邻氧化物连续供氧的奇妙效果实现的。所合成的石墨烯膜具有非常少的错取向晶粒（如果有的话），在4K下具有高达~ 23，000 cm 2 V-1 s-1的迁移率，并且室温薄层电阻为~ 230欧姆/平方。这种方法很有可能扩大规模，以获得具有单一结晶度的超大型和高质量的石墨烯薄膜，从而以低成本实现各种工业级应用。
2017-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of moments in bulk ferromagnets
该研究构建了结合动态朗道-利夫希茨-布洛赫方程、量子热浴和双温度模型的模型，用于研究激光激发下磁性材料的超快动力学，并成功应用于镍、钴和铁，同时分析了超快动态磁化率张量的非对角特征。
2025-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anisotropic skyrmion bubbles in ultra-thin epitaxial Au$_{0.67}$Pt$_{0.33}$/Co/W films
我们研究了超薄外延Au $_{0.67}$ Pt $_{0.33}$ /Co/W体系的磁性对称性和由此产生的磁性织构。作为一个独特的功能，C $_\mathrm{2v}$晶体的对称性引起的Co/W界面在钴层中的额外的单轴面内磁各向异性。具有磁灵敏度的光电子发射显微镜揭示了自组织磁条畴的形成，其取向平行于硬面内磁化轴。我们将这种行为归因于沿该轴取向时较低的畴壁能量，其中，双晶和面内磁各向异性都有利于Néel畴壁配置。各向异性的畴壁能量也导致在弱的面外磁场中形成椭圆形Skyrmion泡。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous hardening of spin waves in cobalt/molecular-semiconductor heterostructures reveals strongly anisotropic spinterface magnetism
本研究利用超快时间分辨磁光光谱探究钴/分子半导体异质结构的磁动力学，发现其自旋界面存在高度各向异性的低温超顺磁性，揭示了分子化学吸附对自旋界面磁性的调控作用，为自旋电子应用提供支撑。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast All Optical Magnetization Control for Broadband Terahertz Spin Wave Generation
利用飞秒激光脉冲对磁化强度进行全光操纵，可以按需产生太赫兹自旋波。本文提出了一个能量平衡模型，该模型解释了铁、钴、镍、钆和镍$_{2}$ MnSn Heusler合金五种不同磁性金属薄膜从激光脉冲到电子浴的耦合声子、自旋和磁化的能量转移率。基于金属磁性薄膜的居里温度（T $_{C}$），在金属磁性薄膜中出现两种类型的瞬态磁化动力学：I型（Fe、Co和Ni，T $_{C}$ >室温，RT）和II型薄膜（Gd和Ni $_{2}$ MnSn，T $_{C}$ $\approx$ RT）。研究了激光能量密度和脉冲宽度对单脉冲高斯激光的影响以及金属薄膜厚度对磁化动力学的影响。光谱动力学表明，宽带自旋波高达24太赫兹，可以产生全光操纵这些纳米薄膜的磁化。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically-induced magnetization switching in NiCo2O4 thin films using ultrafast lasers
本文利用MOKE显微镜观察了具有垂直磁各向异性的NCO外延薄膜在无外加磁场下的激光诱导磁化反转，发现在380 K及以上可实现累积全光反转，为超快无磁场磁化存储提供新途径。
2022-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast transport mediated homogenization of photoexcited electrons governs the softening of the $A_\mathrm{1g}$ phonon in bismuth
为了确定热载流子的非热输运对凝聚态能量耗散的决定性作用，我们对Si（111）上外延生长的$7-197 \mathrm{nm}$厚Bi（111）薄膜进行了时间分辨宽带飞秒瞬态反射率测量。我们监测的傅立叶振幅和相干$A_\mathrm{1g}$声子模式的中心频率的行为作为入射能量密度，膜厚度，和探测波长的范围内的$580 -700 \mathrm{nm}$。光激发之后的频率红移被用作确定受激载流子的有效分布的鲁棒量，该受激载流子支配Bi中相干$A_\mathrm{1g}$声子的位移激发机制。对于Bi膜高达$50 \mathrm{nm}$厚度的均匀激发，由于超快运输的热电荷载流子被观察到，由载流子穿透深度的$60 \mathrm{nm}$独立的总沉积的激光能量的限制。
2022-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Electron Diffraction at Surfaces:From Nanoscale Heat Transport to Driven Phase Transitions
本文利用飞秒激光泵浦-探测与反射高能电子衍射结合，研究表面纳米尺度热输运和超快结构相变，揭示Si(111)上In诱导重构的非热驱动相变机制。
2023-11-30 cond-mat.mes-hall
Element-selective probing of ultrafast ferromagnetic--antiferromagnetic order dynamics in Fe/CoO bilayers
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）
本研究利用共振软X射线反射技术元素分辨探测Fe/CoO双层膜超快磁化动力学，结合原子自旋模型模拟，明确800纳米激发下Fe层激光激发电子向CoO磁矩的直接能量转移是主要退磁通道。
2024-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic behavior and phase diagram of epitaxial Er3Fe5O12 thin films across the compensation temperature
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Diamond Light Source（钻石光源）；European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）
本研究通过脉冲激光沉积制备Er3Fe5O12薄膜，揭示其在补偿温度附近的磁性行为和相图，为低温自旋器件提供关键动力学调控机制。
2025-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale transient magnetization gratings excited and probed by femtosecond extreme ultraviolet pulses
利用自由电子激光产生的相干飞秒极紫外光脉冲产生了周期短至44 nm的瞬态周期性磁化图案。结合空间周期性激发与共振探测在二向色M-边缘的钴，使我们能够创建和探测瞬态光栅的CoGd合金中的电子和磁激发。在去磁样品中，我们观察到一个电子激发与50 fs的上升时间接近的自由电子激光脉冲宽度和~0.5 ps的衰减时间的范围内的电子-声子弛豫金属。当在外场中磁化到饱和的样品上进行实验时，我们观察到磁化光栅，其出现在亚皮秒时间尺度上，因为样品在EUV强度的最大值处被退磁，然后通过热扩散在数十皮秒的时间尺度上衰减。所描述的方法打开了研究纳米尺度上的超快磁现象的动力学的前景。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium carrier dynamics and band structure of graphene on 2D tin
本研究通过时间分辨光电子能谱和密度泛函理论计算，揭示了Sn嵌入石墨烯中狄拉克锥内短命非平衡载流子及层间杂化导致的超快电荷转移，为相关异质结构研究开辟了新方向。
2024-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-pulse strain-induced precessional dynamics of magnetization in Co-doped iron garnet
HFML-FELIX；Radboud University, Institute for Molecules and Materials（拉德堡德大学分子与材料研究所）；Russian Quantum Center, Skolkovo Innovation Center（俄罗斯量子中心斯科尔科沃创新中心）；Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Faculty of Physics, University of Bialytsok（比亚韦斯托克大学物理系）
本研究揭示瞬态晶格变形为单脉冲中红外激发与钴掺杂钇铁石榴石可逆进动磁化动力学的关联，通过单泵浦-探测磁光显微技术结合微磁模拟明确了应变诱导的磁化动力学机制。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic hot carrier relaxation mediated by electron phonon scattering in TiN thin films
National Taiwan University（国立台湾大学）；Research Center for Applied Sciences, Academia Sinica（中央研究院应用科学研究中心）；Nano Science and Technology Program, TIGP, Academia Sinica（中央研究院纳米科技计划，全球研究生学位学程）；Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）
研究TiN薄膜中电子-声子散射介导的热载流子弛豫，结合第一性原理计算与超快光谱，发现其具有各向异性，[111]取向散射寿命长、热电子冷却慢，为调节弛豫提供途径，指导难熔等离子体和能量转换平台设计。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-to-charge-current conversion in altermagnetic candidate RuO$_2$ probed by terahertz emission spectroscopy
Charles University（查理大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Czech Academy of Science（捷克科学院）；Bielefeld University（比勒费尔德大学）；Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Materials Science Institute of Barcelona (ICMAB-CSIC)（巴塞罗那材料科学研究所）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology（加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
通过太赫兹发射光谱研究RuO₂中自旋到电荷电流转换，分析各向异性太赫兹发射的竞争效应，发现主要贡献来自各向异性反自旋霍尔效应，测得平均自旋霍尔角为2.4×10⁻³。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
