Optimal Routes to Ultrafast Polarization Reversal in Ferroelectric LiNbO3
本研究通过冻结声子法建模LiNbO₃的太赫兹光致超快极化反转，发现7太赫兹软模直接激发比18太赫兹高频模式激发的永久极化反转效率更高，且非谐耦合对反转场强模拟结果影响显著。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spin-charge conversion at SnBi$_2$Te$_4$/Co topological insulator interfaces probed by terahertz emission spectroscopy
拓扑表面态自旋电荷转换是制备高效太赫兹自旋电子器件的最有前途的途径之一。在这里，THz产生通常主要通过SCC发生，SCC包括有效的动态自旋注入到自旋锁定TSS中。在这项工作中，我们证明了相当大的太赫兹发射从纳米厚的拓扑绝缘体（TI）/铁磁结-锡铋$_2$碲$_4$ /Co -专门设计，以避免体带交叉与TSS在费米能级，不像它的母体材料铋$_2$碲$_3$。太赫兹发射时域光谱（TDS）是用来指示TSS的SCC的贡献，通过调查TI的厚度和太赫兹发射的角度依赖性。这项工作说明了太赫兹发射TDS作为一个强大的工具旁边的角分辨光电子能谱（ARPES）方法来研究界面的TI/铁磁双层膜的自旋电子学性质。
2022-03-16 cond-mat.mtrl-sci
THz-driven ultrafast spin-lattice scattering in amorphous metallic ferromagnets
利用单周期太赫兹场和飞秒磁光克尔效应分别激发和探测两种不同晶格结构的薄膜铁磁体：晶态Fe和非晶态CoFeB的磁化动力学。我们观察到的Landau-Lifshitz扭矩磁化动力学在这两个系统中的可比幅度，但只有非晶样品显示超快退磁所造成的自旋晶格去极化的太赫兹诱导的超快自旋电流。定量建模表明，这种自旋晶格散射事件发生在类似的时间尺度比传统的自旋守恒电子散射（$\sim30$ fs）。这比光学激光诱导的退磁快得多。太赫兹电导率测量指向非晶CoFeB中的晶格无序的影响，作为增强的自旋-晶格散射的驱动力。
2016-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Reversible modulation and ultrafast dynamics of THz resonances in strongly photoexcited metamaterials
我们证明了一个超快的可逆调制共振太赫兹（THz）响应在强光激发的超材料。偶极跃迁~1.6 THz的瞬态谱-时响应随泵浦能量密度的变化呈现明显的非单调变化。跃迁能移、强度、谱宽和密度依赖的超快弛豫表明初始猝灭后共振态的显著再现。我们的模拟，结合从光致瞬态光栅的一阶衍射，再现的显着特点，为设计非线性和频率捷变太赫兹调制器提供了一种新的途径。
2011-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast quantum dynamics in $\mathbf{\mathrm{SrTiO_3}}$ under impulsive THz radiation
本研究利用第一性原理机器学习方法揭示了 $\mathrm{SrTiO_3}$ 在 THz 激光泵浦下的原子核量子动力学，阐明了声子上转换机制与非平衡运动寿命，并建立了无经验输入的光激发量子动力学模拟框架。
2024-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the role of orbital magnetism in ultrafast laser-induced demagnetization in multisublattice metallic magnets by terahertz spectroscopy
采用THz辐射和瞬态磁光响应同时探测的方法，研究了具有面内磁各向异性的多亚晶格磁体NdFeCo和GdFeCo金属玻璃的超快激光诱导磁化动力学.一个令人满意的定量协议之间的动力学揭示这两种技术的帮助下获得GdFeCo。对于NdFeCo的太赫兹辐射揭示了更快的动态比磁光响应。这表明，除了自旋动力学的Fe超快激光激发触发更快的磁化动力学的Nd。
2014-12-17 cond-mat.mtrl-sci
The terahertz frontier for ultrafast coherent magnetic switching: Terahertz-induced demagnetization in ferromagnets
非热相干磁旋进与超快退磁之间的跃迁频率可以说是当今磁学科学和技术中最需要解决的问题。到目前为止，它被认为是在太赫兹（THz）范围内。在这里，使用一个超强的低频太赫兹子弹，和薄的磁性层，我们报告的实验证据表明，完全相干的非热太赫兹磁开关可能永远无法达到传统的铁磁薄膜。在高激发强度下，虽然自旋仍然与THz磁场相干地旋进，但沉积的THz能量引发超快退磁并最终导致材料损伤。这一系列现象是同时发生的。报告的实验设定了根本性的限制，并对电子和磁系统之间的耦合以及超快时间尺度上相关的结构动力学提出了质疑。
2015-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantitative modeling of spintronic terahertz emission due to ultrafast spin transport
本文从麦克斯韦方程组出发，以Co/Pt为例定量建模超扩散自旋电流产生的太赫兹电场，并纳入探测器形状、自旋霍尔效应能量依赖性及激光脉宽等因素，揭示探测方法对识别发射特征的关键作用。
2024-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale imaging of unusual photo-acoustic waves in thin flake VTe$_2$
声声子是声和热的载体，其控制一直是纳米器件中声和热性质调控的重要研究方向。特别是，使用超快光脉冲的光声效应在皮秒时间范围内光学操纵声子方面具有很大的潜力。然而，迄今为止，其机理主要基于各向同性介质中常见的热弹性膨胀，限制了潜在应用的范围。利用过渡金属二硫族化合物VTe $_2$的带型电荷密度波（CDW），研究了一种新的光声效应机制.超快电子显微镜成像和衍射测量揭示了不寻常的声波的产生和传播的纳米薄板与光诱导的瞬时电荷密度波溶解。我们的研究结果突出了光致结构不稳定性作为相干声波源的能力。
2020-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Probing of large interfacial contribution to spin orbit coupling in CoFeB/Ta heterostructure by ultrafast THz emission spectroscopy
超快THz辐射从铁磁/双金属双层异质结构为基础的自旋电子发射器的产生一般利用的转换，从自旋到电荷电流的双金属层内，其界面与铁磁层。对于这种结构的THz发射的逆自旋霍尔效应的潜在机制的各种可能的子贡献，需要被利用，不仅用于调查在材料性质本身的基本水平上的复杂性，而且用于改善它们的宽带和高功率THz发射的性能。在这里，我们报告超快太赫兹发射CoFeB/Ta双层在不同的样品温度在一个大的范围内解开的作用，内在和外在的自旋电荷转换过程。除了在太赫兹发射的增强，其温度依赖性显示太赫兹信号极性反转，如果CoFeB/Ta样品在升高的温度下退火。我们提取的自旋霍尔电阻率的行为，确定内在的自旋霍尔电导率的贡献，并与标准的Fe/Pt系统进行比较。我们的研究结果清楚地表明了一个巨大的界面贡献的整体自旋霍尔角所产生的修改后的界面在退火的CoFeB/Ta，其中在相应的自旋霍尔角的符号反转表现出从太赫兹振幅随温度的变化。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct time domain sampling of sub-THz coherent acoustic phonon spectra in SrTiO$_3$ using ultrafast X-ray diffraction
利用SrRuO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格作为光声换能器，在SrTiO $_3$单晶中合成了亚太赫兹纵向准单色声学声子。利用超快X射线衍射确定产生的声学声子谱。在时域中产生的声子谱的分析揭示了一个k矢量依赖的声子寿命。据观察，即使在亚太赫兹频率下，声子寿命也符合Akhiezer超声衰减模型中已知的1/ $ω^2$幂律。所观察到的合成光谱的更高的$q$的位移进行了讨论的框架中出现的非线性效应，由于高振幅的合成声子。
2013-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast THz Faraday Rotation in Graphene
采用太赫兹（THz）法拉第旋转测量研究p型CVD石墨烯中的载流子动力学。我们在磁场中使用静态和时间分辨偏振敏感的THz透射测量来探测GaAs、InP和石墨烯中的自由载流子。静态测量探测平衡载流子密度和动量散射率。时间分辨（光泵/太赫兹探测）测量探测光激发后这些量的变化。在典型的CVD石墨烯样品中，我们发现在800 nm处用1*10^13光子/cm 2脉冲光激发后0.5ps，有效空穴散射时间从37 fs降低到34.5fs，而载流子浓度从2.0*10^12/cm 2增加到2.04*10^12/cm 2，导致膜的电导率瞬时降低。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of local charge order in a THz-induced metastable quantum state
Fritz Haber Institute of the Max Planck Society（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所）
利用太赫兹扫描隧道显微镜，在层状电荷密度波材料1T-TaS2中，局域分辨了THz诱导亚稳态中的相干集体动力学，发现了新的振动模式并揭示了层间堆叠构型在光致相超快动力学中的作用。
2026-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Terahertz radiation by ultrafast spontaneous polarization modulation in multiferroic BiFeO$_3$ thin films
利用飞秒激光脉冲对多铁性BiFeO $_3$薄膜中载流子激发的自发极化进行超快调制，从而产生太赫兹辐射.从BiFeO $_3$薄膜辐射的太赫兹脉冲被澄清，直接反映自发极化状态，引起的记忆效应在一个独特的风格，使太赫兹辐射，即使在零偏置电场。我们的研究结果的基础上，我们展示了潜在的方法，铁电非易失性随机存取存储器的非破坏性可读性和铁电畴成像显微镜使用太赫兹辐射作为一个敏感的探针。
2005-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Light-Driven Ultrafast Control of Time-Reversal Symmetry in SrTiO3
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Emory University（埃默里大学）；University of Minnesota−Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）；Hankuk University of Foreign Studies（韩国外国语大学）
本研究利用非共振椭圆偏振太赫兹脉冲在SrTiO3中实现时间反演对称性的超快破缺，通过SHG偏振测量验证了磁性对称性降低，为氧化物中超快对称性调控开辟了新途径。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Broad-temperature-range ultrafast terahertz excitation of collective dynamics in polar skyrmions
利用强太赫兹脉冲将极性斯格明子相干驱动至具有瞬态宏观极化的隐藏相，并在4-470 K宽温区内实现超快相变，揭示了拓扑极性结构的集体动力学及其与极性相出现的关联。
2025-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Integration of multi-layer black phosphorus into photoconductive antennas for THz emission
我们报告的制造，表征和建模的光导天线使用40 nm的薄膜片的黑磷（BP）作为光电导体和六方氮化硼（hBN）作为覆盖层，以防止氧化的BP。在氧化的高电阻率Si衬底上制造偶极天线，并且将BP和hBN薄片拾取并转移到氮气手套箱内的天线上。转移矩阵技术用于优化BP和hBN的厚度以获得最大吸收。BP薄片沿着天线的阳极-阴极间隙与扶手椅轴对齐，使用反射各向异性测量晶体取向。在780和1560 nm处用100 fs脉冲照射下的光电流成像显示出偏置依赖的最大光电流定位于天线间隙，在780（1560）nm处激发的线性偏置区域中峰值光电导为1（2）S/cm。偏置中的光电流饱和（泵注量）发生在约1 V（0.25 mJ/cm $^2$）。器件性能的数值模拟通过求解麦克斯韦方程组和漂移扩散方程，以获得响应于脉冲激光激发的光电流密度，这在很大程度上是在定性与实验观察。从表面电流密度计算的THz输出表明，BP THz PCA性能至少与基于低温生长GaAs的更传统的器件相当。这些设备代表了使用BP的高性能THz光电导天线的一步。
2020-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Complex THz and DC inverse spin Hall effect in YIG/Cu$_{1-x}$Ir$_{x}$ bilayers across a wide concentration range
我们测量了在很宽的Ir浓度范围内（$0.05 \leqslant x \leqslant 0.7$）的钇铁石榴石上的Cu $_{1-x}$ Ir $_{x}$薄膜的逆自旋霍尔效应。自旋电流是通过自旋塞贝克效应触发的，或者通过直流温度梯度，或者通过金属层的超快光学加热。自旋霍尔电流分别通过电接触或所发射的THz辐射的测量来检测。与这两种方法，我们揭示了相同的Ir浓度依赖性，遵循一个新的复杂的，非单调的行为相比，以前的研究。对于小的Ir浓度的信号最小值进行观察，而一个明显的最大值出现在附近的等原子组成。我们确定这种行为起源于不同的自旋霍尔机制的相互作用，以及在铜$_{1-x}$铱$_{x}$的综合自旋电流密度的浓度依赖性变化。DC和超快刺激所获得的一致结果表明，所研究的材料即使在超快时间尺度上也可以进行有效的自旋-电荷转换，从而使已建立的自旋电子测量方案能够转移到太赫兹范围内。
2017-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Spin injection efficiency at metallic interfaces probed by THz emission spectroscopy
太赫兹（THz）自旋-电荷转换已经成为产生THz脉冲的一个越来越重要的过程，并作为探测磁界面处超快自旋相互作用的工具。然而，它与传统的稳态铁磁共振技术的关系却知之甚少。在这里，我们调查纳米三层的Co/X/Pt（X=Ti，Au或Au 0：85 W 0：15）作为“X”层厚度的函数，其中由逆自旋霍尔效应产生的太赫兹发射相比，吉尔伯特阻尼的铁磁共振。通过插入的“X”层，我们表明，注入非磁性层的超快自旋电流定义了一个直接的自旋电导，而吉尔伯特阻尼导致一个有效的自旋混合电导的三层。重要的是，我们表明，这两个参数是相互连接的，自旋记忆损失可以通过一个有效的哈密顿与Rashba字段建模。这项工作突出了磁路概念可以成功地扩展到超快自旋电子器件，以及通过超快THz光谱和稳态技术之间的互补性增强对自旋电荷转换过程的理解。
2021-03-17 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
Nanoscale Terahertz Conductivity and Ultrafast Dynamics of Terahertz Plasmons in Periodic Arrays of Epitaxial Graphene Nanoribbons
本文利用太赫兹光谱和扫描近场显微镜，研究了外延石墨烯纳米带中太赫兹等离子体的超快动力学，揭示了光激发后载流子温度在约7 ps内从超过5000 K降至晶格温度、迁移率基本不变，并发现缺陷势垒和边缘散射对载流子输运的影响。
2024-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Field-driven femtosecond magnetization dynamics induced by ultrastrong coupling to THz transients
利用飞秒激光控制超快磁化动力学在基础科学和工业上都引起了极大的兴趣，因为它有可能以前所未有的速度实现磁畴开关。在这里，我们报告的实验说明了超强的和完全相干的光物质耦合的高场单周期太赫兹瞬态的铁磁薄膜中的磁化矢量。我们可以想象磁化动力学，它发生在太赫兹激光周期的时间尺度上，比电子对外部磁场的自然进动响应快两个数量级，由拉莫尔频率给出。我们表明，对于一个特定的散射几何形状的强相干光耦合可以在一个重整化的朗道Lifshitz方程的框架内描述。除了从根本上对超快磁化动力学的新见解外，相干相互作用还允许检索复杂的时频磁特性，并指出数据存储技术中的新机会，以实现更高的存储速度。
2012-09-06 cond-mat.mtrl-sci
THz-Driven Coherent Magnetization Dynamics in a Labyrinth Domain State
本研究利用时间分辨共振磁散射揭示迷宫畴态中THz驱动的相干磁化动力学，发现时间相关阻尼决定振荡并给出翻转速度上限，且纳米畴结构基本保持稳定。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast melting of charge-density wave fluctuations at room temperature in ${1T-TiSe_2}$ monitored under non-equilibrium conditions
该研究利用飞秒泵浦探测技术在室温下观测1T-TiSe₂的CDW振幅模，结合双泵浦实验证实其源于序参量涨落，且能在亚皮秒尺度被抑制，揭示了非平衡下CDW涨落的超快动力学行为。
2023-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Effective EMI shielding behaviour of thin graphene/PMMA nanolaminates in the THz range
在聚合物复合材料中使用不连续薄片形式的石墨烯限制了石墨烯独特性质的充分利用，因此需要高填料负载以实现例如令人满意的电和机械性质。在本文中，厘米级CVD石墨烯/聚合物纳米层压材料已经通过使用迭代的“剥离/浮上”工艺来生产，并且已经发现对于相同的石墨烯含量，在机械增强和电性能方面优于现有技术的基于薄片的石墨烯聚合物复合材料。最重要的是，这些薄层压材料显示出很高的电磁干扰（EMI）屏蔽效能，对于33微米的小厚度达到60 dB，并且绝对EMI屏蔽效能接近3* 10 ^5 dB cm ^2 g^-1，这是迄今为止生产的合成非金属材料的最高值之一。
2021-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Terahertz-driven ultrafast dynamics of rare-earth nickelates by controlling only the charge degree of freedom
本文利用太赫兹脉冲仅驱动电荷自由度，在稀土镍酸盐中实现纯电子性、超快且局域的 Mott 绝缘体-金属转变，并揭示了绝缘态与金属态不同的电子弛豫路径，为高性能光电子器件应用提供新思路。
2025-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast THz probing of nonlocal orbital current in transverse multilayer metallic heterostructures
该研究利用飞秒光激发产生的太赫兹发射，探测金属多层异质结构中的非局域轨道电流及轨道—电荷电流转换，并通过温度依赖测量区分轨道与自旋贡献。
2023-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Secondary spin current driven efficient THz spintronic emitters
飞秒激光诱导铁磁/重金属异质结构光激发能产生宽带太赫兹波，引起了人们的广泛关注。这种现象依赖于超快自旋电流的形成，这在很大程度上归因于FM层的直接光激发。然而，我们发现，在这个过程中，FM层也经历了二次激发导致的热电子从HM层，穿越FM/HM界面，并在FM中转移额外的能量。因此，所产生的二次自旋增强了总自旋电流的形成，并导致放大的自旋电子太赫兹发射。结果还强调了次级自旋电流的重要性，当使用具有较厚HM的FM/HM异质结时，次级自旋电流甚至超过初级自旋电流。一个分析模型的开发，以提供更深入的了解内的各个层的微观过程，强调广义超快超扩散自旋输运机制。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic magnonic charge current generation via ultrafast optical excitation
本研究通过超快光激发在反铁磁金属Mn₂Au薄膜中实验观测到磁振子电荷电流产生，验证了奈耳自旋轨道矩的逆过程，室温下可探测到相关太赫兹发射，为反铁磁太赫兹器件发展提供了新支撑。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Hot electron cooling in InSb probed by ultrafast time-resolved terahertz cyclotron resonance
在超快时间尺度上测量太赫兹（THz）电导率是观察光激发后半导体中电荷载流子动力学随时间变化的极好方法。然而，单独的电导率测量不能将电荷载流子复合的效应与有效质量变化分开，因为电荷冷却并经历电子能带结构的不同区域。在这里，我们提出了一种形式的时间分辨磁太赫兹光谱，使我们能够测量回旋有效质量的皮秒时间尺度。我们证明了这种技术，通过观察电子冷却技术显著的窄带隙半导体锑化铟（InSb）。在注入热电子后的前200 ps，电子有效质量从0.032 $m_\mathrm{e}$减小到0.017 $m_\mathrm{e}$.测量的电子有效质量InSb作为光注入的电子密度的函数同意以及从准粒子能带结构的从头计算的导带非抛物线的预测。
2021-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Electron Dynamics in Magnetic Thin Films
在过去的几十年里，磁系统中的超快自旋动力学与高能激光脉冲的热沉积有关，限制了对自旋序的选择性访问。在这里，我们使用一个长波长太赫兹泵浦光学探针设置测量超快时间尺度的结构特征。我们发现，完全退磁是可能的与<6太赫兹脉冲。这与纵向声学声子和电子响应同时发生，随后是磁响应。完全退磁所需的通量很低，排除了高功率光源的必要性。
2021-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Photo-induced Phase Change in SnSe
McGill University（麦吉尔大学）；Northwestern University（西北大学）；Fuzhou University（福州大学）
该研究通过时间分辨多太赫兹光谱揭示了SnSe在1.55 eV光激发下的超快非热电子相变，表现为电荷局域化、双峰光电导上升及临界通量下带隙坍塌。
2024-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Probing the Topological Surface States through Magnetoresistance and Ultrafast Charge Carrier Dynamics in (Bi/Sb)2Te3
具有拓扑保护表面态的拓扑绝缘体是一种很有前途的量子材料。本文通过对单晶拓扑绝缘体Bi_2Te_3和Sb_2Te_3的低温物理参数测量，研究了单晶拓扑绝缘体微片在5 K温度下的载流子动力学，研究了与这些表面态相关的各种光学跃迁。在5 K和100 K的温度下，在1 Tesla的磁场范围内，对磁电阻进行了实验研究。弱反定域化效应的出现预示了体系中存在拓扑保护的表面态。此外，超快飞秒瞬态反射光谱在不同的温度下进行，从室温（300 K）到5 K的低温变化，以找到低温下的TSS相关跃迁。
2021-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Néel-Vector Switching and THz Spin-Wave Excitation in Mn$_2$Au due to Femtosecond Spin-Transfer Torques
本文通过飞秒激光诱导的自旋极化热电子电流施加自旋转移力矩，在几皮秒内实现Mn$_2$Au的Néel矢量翻转，并激发高达数THz的自旋波，为反铁磁自旋电子器件的超快操控提供了新途径。
2023-02-20 cond-mat.mtrl-sci
THz lattice vibrations for active plasmonics with light: Ultrafast optical response in gold/telluride hybrid plasmonic crystals
固体中相干光学声子的激发为亚皮秒时间尺度上的光的超快调制提供了途径。在这里，我们报告的高效3.6太赫兹调制的光反射的混合金属/半导体等离子体激元晶体引起的晶格振动在几纳米厚的元素碲层。我们观察到，表面等离子体激元有助于显着的光诱导形成此薄层之间的界面碲基II-VI族半导体，如（镉，镁）碲或（镉，锰）碲，和一维金光栅。在泵浦-探测实验中，通过飞秒激光脉冲激发和探测$A_1$对称性的相干光学碲声子来监测界面成分的变化。等离子体光栅在半导体上的图案化增强了源自界面区域的瞬态信号。这允许监测层的形成和观察的声子频率的偏移所造成的限制的晶格振动在nm厚的隔离层。利用表面等离子体激元对相干光学声子的有效激发和检测可以通过信号强度对泵浦和探测脉冲的偏振及其光谱分布的依赖性来证明。
2015-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Helicity-dependent Ultrafast Photocurrents in Weyl Magnet Mn$_3$Sn
本研究针对非共线反铁磁体Mn$_3$Sn开展光泵浦-太赫兹发射实验，发现其可作为偏振可控的太赫兹辐射源，并结合实验与对称性分析，用光子拖拽效应的光电流解释了该现象。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamical Nonrelativistic Spin Splitting via THz Nonlinear Phononics
Northwestern University（西北大学）；Cornell University（康奈尔大学）
研究共线反铁磁体中NRSS的动态控制难题，利用密度泛函理论和非线性声子学，推导对称标准确定能激活或放大NRSS的声子模式，通过对NiO和LaFeO₃实验，实现超快可逆控制，放大NRSS，确立非线性声子学为操纵自旋分裂反铁磁相的通用途径。
2026-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Exploration of terahertz from time-resolved ultrafast spectroscopy in single-crystal Bi2Se3 topological insulator
在这篇文章中，我们侦察的差分反射信号的Bi2Se3单晶片，使用超快瞬态吸收光谱在飞秒时间域，从而探索的实验数据方面产生的太赫兹频率的样品。在本研究中使用的剥离片的良好特征的自熔生长的块体Bi2Se3单晶具有菱面体结构和层状形态。利用时间分辨超快技术研究了在平均功率为0.5 mW的650 nm泵浦激光器下通过反射信号产生的相同的动力学曲线。作为探测延迟的函数的轮廓预测的太赫兹产生的能力进行了估计。这里，执行两种方法FFT（快速傅立叶变换）和FFD（滤波高频分量，随后拟合数据）来估计系统中产生的太赫兹的值。在比较两者（FFT和FFD）时，发现在太赫兹频率的预测中出现了大量的幅度差异。总之，我们不仅报道了Bi_2Se_3薄片中太赫兹的产生，而且还指出，准确的数量级和相同的能力取决于分析方法。从背景信号中提取振动信号对于确定量子材料产生太赫兹的数量级和能力具有重要意义。
2020-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Ultrafast dynamics of coherent phonons and phonon-polaritons in lithium niobate crystals
利用反射泵浦-探测光谱技术研究了铌酸锂（LiNbO $_{3}$）晶体中相干声子和声子-极化激元的超快动力学行为。除了几个相干光学声子模式，电光采样测量探索的声子极化激元E模式的共存附近的3.8和14.9太赫兹，这与理论上的声子极化激元色散曲线相当吻合。我们还发现，相干光学声子与声子-极化激元之间存在一个时间滞后（$Δ$ t $\approx$ 0.2 ps），这是由声子-极化激元传播的耦合时间引起的。我们的研究结果提供了一个可能的应用铌酸锂$_{3}$的超快电光声子调制器的带宽大于10太赫兹。
2022-08-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrafast x-ray diffraction probe of terahertz field-driven soft mode dynamics
我们使用超快X射线脉冲来表征SrTiO 3在强太赫兹（THz）场驱动下的晶格响应。我们观察到瞬态变化的衍射强度与延迟的发病相对于驱动场。傅里叶分析揭示了两个频率分量对应的两个最低能量区中心的光学模式在SrTiO 3。随着温度的降低，低频模式表现出明显的软化，而高频模式表现出轻微的温度依赖性。
2017-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dephasing of coherent optical phonons in atomically controlled GeTe/Sb$_{2}$Te$_{3}$ superlattices
利用反射型泵浦探测技术研究了GeTe/Sb $_{2}$ Te $_{3}$超晶格中相干光学声子的飞秒动力学.时间分辨瞬态反射率（TR）结果表明，生长态SL在5.10 THz和3.78 THz处具有相干的A $_{1}$模，而退火态SL在3.68 THz处只具有A $_{1}$单模.退火SL中的A $_{1}$模的衰减速率与温度有很强的相关性，而生长SL中的衰减速率与温度无关。这一结果表明，非晶超晶格中的相干A $_{1}$声子的阻尼是由声子-缺陷（空位）散射而不是非谐声子-声子耦合决定的。
2015-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Evidence of relativistic field-derivative torque in nonlinear THz response of magnetization dynamics
本文通过双太赫兹脉冲激发稀土铋掺杂铁石榴石，发现传统塞曼力矩不足以解释观测到的非线性磁化动力学，需引入额外的相对论性场导数力矩，为光控磁系统技术提供新基础。
2024-12-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strongly nonlinear antiferromagnetic dynamics in high magnetic fields
Radboud University（拉德堡德大学）；Kotel’nikov Institute of Radioengineering and Electronics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院科捷利尼科夫无线电电子学研究所）；National Research University “Moscow Power Engineering Institute”（国立研究型莫斯科动力学院）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；High Field Magnet Laboratory (HFML – EMFL)（强磁场实验室（HFML-EMFL））；Saratov State University（萨马拉国立大学）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
研究通过THz光和33T磁场调控NiO反铁磁体，展现大振幅非线性动力学，为超快反铁磁序共振切换奠定基础。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast photoconductivity and terahertz vibrational dynamics in double-helix SnIP nanowires
碘化磷化锡（SnIP）是一种无机双螺旋材料，是一种准一维范德瓦尔斯半导体，在电子学和柔性电子学方面显示出了希望。然而，我们对这种新材料的基本物理学和电荷输运动力学的理解是有限的。在这里，我们使用时间分辨太赫兹（THz）光谱探测瞬态光电导的SnIP纳米线薄膜，并从量子化学计算的高度各向异性的电子结构的洞察，测量高达280 $cm^2V^{-1}s^{-1}$的电子迁移率。此外，太赫兹振动光谱揭示了光激发引起的电荷重新分布，减少了皮秒时间尺度上的外SnI螺旋的扭曲模式的振幅。最后，我们表明，载流子的寿命和迁移率是有限的陷阱密度大于$10^{18}\,cm^{-3}$。我们的研究结果提供了深入了解SnIP的光激发和弛豫途径，并证明了这种柔软灵活的材料具有非常高的载流子迁移率。
2021-01-14 cond-mat.mtrl-sci
A two-dimensional space-time terahertz memory in bulk SrTiO3
铁电材料提供了前所未有的超快响应，并且对于在电磁场影响下开发新的可极化介质具有极大的兴趣。最近的研究工作已经证明了光激发和强太赫兹（THz）脉冲在诱导极性顺序和揭示一个隐藏的相变在SrTiO 3（STO），分别的作用。在这里，我们表明，在室温下的STO晶体的表面作为超快传感器，使亚皮秒开关通过克尔效应和多ps记录的极性太赫兹强度的空间分辨率低于衍射极限，通过偶极排列弛豫。STO传感器实现的对比灵敏度和空间分辨率明显优于基于线性Pockels效应的当今近场THz传感器，更重要的是，它能够保持几皮秒的偏振，为构建超快时空THz存储器的新策略打开了大门。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz signatures of ultrafast Dirac fermion relaxation at the surface of topological insulators at room temperature
拓扑保护的表面态提供了丰富的物理和有前途的自旋电子学，光电和光子应用，需要正确理解其超快载流子动力学。在这里，我们调查这些动态的拓扑绝缘体（TI）的铋和锑的硫族化物的家庭，在那里我们隔离狄拉克费米子的响应在表面的散装载流子的响应相结合的光激发与带隙以下的太赫兹（THz）光子与TI样品具有不同的费米能级，包括一个样品的费米能级位于带隙内。我们确定明显更快的弛豫载流子的拓扑保护狄拉克表面状态（几百飞秒），相比散装载体（几皮秒）。与这种快速冷却动力学一致，我们观察到太赫兹谐波产生没有任何饱和效应，增加入射场，不像石墨烯表现出强饱和。这为提高THz非线性转换效率以及高带宽光电和自旋电子信息和通信应用开辟了有希望的途径。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Principles of spintronic THz emitters
在回答关于电子、自旋和声子之间的相互作用如何以及更重要的是在什么时间尺度上发生在固态材料中的基本问题方面已经取得了重大进展。这些复杂的相互作用导致了太赫兹（THz）自旋电子学的第一个真正应用：THz发射器可以与传统的THz源竞争，并提供由自旋自由度实现的额外功能。本教程旨在提供理解、使用和改进太赫兹自旋电子发射器所需的背景知识。一个特别的重点是介绍的物理效应，背后的操作自旋电子太赫兹发射器。这些效应在很大程度上是通过传统的自旋输运和自旋电子学研究首次发现的。因此，我们首先回顾了超快自旋物理的历史背景和目前的理论认识，已经发展了25年。然后，我们讨论了标准的实验技术的自旋太赫兹发射器和更广泛的表征-超快磁现象。接下来，我们介绍了各种类型的自旋电子太赫兹发射器的合成和制造的原理和方法。最后，我们回顾了这一令人兴奋的领域的最新进展，包括集成的新材料平台，如拓扑绝缘体以及反铁磁体和非常规自旋纹理的材料。
2021-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrafast kinetics of the antiferromagnetic-ferromagnetic phase transition in FeRh
了解短程相互作用如何快速地建立长程序是凝聚态物理中最有趣的课题之一。FeRh是研究磁性中这个问题的测试样本，其中微观自旋-自旋交换相互作用最终负责铁磁或反铁磁宏观秩序。飞秒激光激发可以在反铁磁FeRh中诱导铁磁性，但这种转变的机制和动力学是激烈争论的话题。采用双泵浦太赫兹发射光谱，使我们能够显着增加瞬态太赫兹发射探针的时间检测窗口，而不会牺牲任何分辨率或灵敏度的损失。它使我们能够研究从飞秒到纳秒时间尺度的FeRh/Pt双层膜中的紧急铁磁性的动力学。我们的研究结果强烈建议的初始泵浦激发和太赫兹辐射的铁磁核的发射之间的潜伏期。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub 100-ps dynamics of the anomalous Hall effect at THz frequencies
本文报道了用太赫兹时域光谱技术测量的4f 3d金属合金中的反常霍尔效应。所观察到的太赫兹自旋相关的传输现象的强度是在良好的协议与预期的基础上电子输运测量。利用这种效应，我们成功地揭示了GdFeCo合金中伴随着亚100皮秒光致磁化反转的反常霍尔效应的超快动力学。实验表明，在太赫兹频率的自旋电子器件磁和超快控制电流的能力。
2016-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast antiferromagnetic switching in NiO induced by spin transfer torques
NiO是一种典型的反铁磁体，其特征共振频率在太赫兹范围内。从原子自旋动力学模拟，考虑到NiO的晶体结构，特别是磁各向异性尊重其对称性，我们描述了反铁磁开关在太赫兹频率的自旋转移力矩机制。亚皮秒的S-状态之间的六个允许的稳定的自旋方向切换被发现合理实现的自旋电流，像激光诱导的超快退磁产生的。描述了一种用于六状态存储器的皮秒写入的简单过程，从而打开了将电子设备的当前逻辑加速几个数量级的可能性。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.comp-ph
Microscopic theory of ultrafast dynamics of carriers photoexcited by THz and near-infrared linearly-polarized laser pulses in graphene
通过求解微观动力学Bloch方程，研究了石墨烯中光激发载流子和非平衡声子的动力学行为。从激光场的泵浦和漂移效应以及相关的散射（包括库仑散射与动态屏蔽）明确包括在内。当抽运光子能量足够高时，漂移项的影响可以忽略不计，并且在所研究的线偏振激光脉冲中，在散射作用下建立了各向同性的热电子费米分布。然而，在具有低泵浦声子能量的情况下，漂移项是重要的，并且导致从电场到电子的净动量转移。由于这种净动量和占主导地位的库仑散射，漂移费米分布不同的静态电场下建立的被发现建立在几百飞秒。我们还表明，俄歇过程中只涉及密度矩阵的对角项的文献中调查的动态屏蔽是禁止的。然而，我们提出了一个俄歇过程涉及带间相干性，并表明它有助于载流子的动力学时，泵浦光子能量低。此外，还研究了线偏振光作用下动量各向异性分辨的热声子温度，揭示了其物理机制。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photon-assisted transport in bilayer graphene flakes
基于石墨烯的双层薄片系统的电子电导揭示了不同的量子干涉效应，例如由于通过器件的竞争电子路径而产生的法布里-珀罗共振和尖锐的法诺反共振。当相同的纳米结构沉积在铁磁绝缘体上时，可以利用这些性质来获得自旋极化电流。在这里，我们研究如何自旋依赖电导的影响时，随时间变化的栅极电位施加到双层薄片。以下田戈登形式主义，我们探讨如何通过适当的选择的$ac$场门参数调制这样的系统的输运性质。振荡场的存在打开了为一个大的场参数集调谐原始反共振的可能性。我们表明，干扰图案可以部分或全部删除的时间依赖性的栅极电压。结果反映在相应的加权自旋极化，可以达到最大值为一个给定的自旋分量。我们发现，微分电导图作为偏置和栅极电位的函数显示不同的$ac$场参数配置的干扰模式。所提出的双层石墨烯薄片系统可以用作THz范围内的频率检测器。
2016-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spin-currents and charge conversion at 3d-5d interfaces probed by time-domain terahertz spectroscopy
自旋电子结构被广泛研究其自旋轨道扭矩属性，所需的磁换向功能。这些材料目前的进展依赖于界面工程的自旋传输的优化。在这里，我们提出的超快自旋电荷转换现象的分析，在铁磁过渡金属界面，由于其逆自旋霍尔效应的性质。特别是Pt基体系的本征逆自旋霍尔效应和NiFe/Au：（W，Ta）双层膜中Au：W和Au：Ta的非本征逆自旋霍尔效应。的自旋-电荷转换探测的互补技术-超快太赫兹时域光谱在动态制度的太赫兹脉冲发射和铁磁共振自旋泵浦测量在GHz制度的稳定状态-以确定所发挥的作用的材料特性，结晶度，自旋传输在金属界面和自旋翻转率。这些测量结果显示了太赫兹时域光谱和铁磁自旋泵的自旋混合电导方面的不同的一组样品之间的对应关系。后一个量是一个关键参数，决定了自旋电子界面的太赫兹辐射强度。这是进一步支持的从头计算，模拟和分析的自旋扩散和自旋弛豫的载流子在时域中的多层膜内，允许确定的主要趋势和作用的自旋传输接口。这项工作表明，基于自旋的太赫兹发射的时域光谱是一种强大的技术，探测自旋动力学在活跃的自旋电子界面，并提取关键的材料特性的自旋电荷转换。
2020-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrafast terahertz field control of the emergent magnetic and electronic interactions at oxide interfaces
本研究利用强太赫兹电场脉冲调控LaNiO3/CaMnO3超晶格界面铁磁态，揭示亚皮秒电子响应、快速退磁及多皮秒磁动力学，为氧化物界面二维铁磁态的超快电控提供新途径。
2024-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
