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 Optical-Pump Terahertz-Probe Spectroscopy of the Carrier Relaxation and Recombination Dynamics in Epitaxial Graphene
利用光泵太赫兹探测光谱研究了外延石墨烯中光生电子和空穴的超快弛豫和复合动力学。石墨烯在太赫兹频率下的电导率取决于载流子浓度以及载流子能量分布。因此，时间分辨的电导率的研究可以用来探测与载流子带内弛豫和带间复合相关的动力学。我们首次报道了外延石墨烯中的电子-空穴复合时间。我们的研究结果表明，载流子冷却发生在亚皮秒的时间尺度和带间复合时间的载流子密度依赖。
2008-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modelling ultrafast non-equilibrium carrier dynamics and relaxation processes upon irradiation of hexagonal Silicon-Carbide with femtosecond laser pulses
我们提出了一个尚未探索的动力学产生的激发载流子的理论研究后，照射的六方碳化硅（6 H-SiC）与飞秒激光脉冲。为了描述激光诱导非平衡载流子的超快行为，采用基于密度泛函理论（DFT）的实时模拟方法，计算了热载流子动力学和光学性质的瞬态变化。一个双温度模型（TTM）也被用来推导出松弛过程的激光脉冲的波长为401 nm，持续时间为50 fs，在正常入射照射，这表明表面损伤的材料上发生的能量密度~1.88 Jcm-2。这种方法的链接，第一次，实时计算，瞬态光学性能和TTM建模，有很强的影响，了解超快动力学和弛豫过程，并提供了一个精确的调查热载流子人口的影响在固体表面损伤机制。
2020-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hot Carrier Dynamics in GaN and its Impact on the Efficiency Droop
GAN是照明技术的关键材料。然而，GAN发光器件中的核心载流子输运和超快动力学尚未完全理解。我们提出了第一性原理计算的载流子动力学在GAN中，专注于电子-声子（e-ph）散射和冷却和纳米级的热载流子的动力学。我们发现，e-ph散射是显着更快的空穴相比，电子，和热载流子与初始0.5 $-$ 1 eV的过剩能量，空穴需要一个显着更短的时间（$\sim$ 0.1 ps），以放松到带边相比，电子，这需要$\sim$ 1 ps。热载流子动力学中的不对称性被证明是源自于价带简并度，与电子相比空穴的较重有效质量，以及在价带和导带中耦合到不同声子模式的细节。我们发现，热电子的缓慢冷却和它们的弹道平均自由程（超过3 nm）是GAN发光二极管效率下降的一个可能原因。总之，我们的工作揭示了GAN中热载流子的超快动力学和效率下降的纳米级起源。
2017-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast carrier relaxation and its Pauli drag in photo-enhanced melting of solids
超快光-物质相互作用是研究固体的有力工具。在激光激发时，由于远离平衡载流子弛豫，可以发生载流子倍增和超过热速度的晶格加速。电子-电子和电子-声子散射的作用是确定的第一性原理动力学模拟，从一个统一的相图出现。它不仅解释了实验观察到的“惯性”熔化，而且还预测了异常阻尼的泡利不相容原理与超高强度激光应用的新视角。
2019-01-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast carrier dynamics and radiative recombination in multiferroic BiFeO$_{3}$
我们报道了多铁性BiFeO $_{3}$单晶中超快载流子动力学的全面研究。使用飞秒光泵浦-探测光谱，我们发现，光激发的电子放松到导带最小值通过电子-声子耦合与$\sim$ 1皮秒的时间常数，并没有显着改变整个反铁磁过渡。光激发的电子随后离开导带，并主要通过辐射复合衰减，这是由光致发光测量支持。我们发现，尽管共存的铁电和反铁磁订单BiFeO $_{3}$，这种电荷转移绝缘体的固有性质的结果在载流子弛豫类似于体半导体中观察到的。
2012-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Strain Relaxation-Induced Directional Ultrafast Carrier Dynamics in RuO2 Films
针对金属中因多能带载流子散射难以实现定向载流子动力学的问题，本研究通过混合分子束外延生长RuO₂/TiO₂（110）异质结构，利用应变工程实现偏振选择性超快光-物质相互作用，揭示其各向异性瞬态光电响应机制，为偏振敏感超快光电子器件提供新工具。
2025-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Ultrafast Spin Dynamics in Carrier-Density-Controlled Ferromagnets
半导体Eu 1-xGdxO的铁磁有序的超快增强或淬灭是通过共振光激发实现的。磁序的修改是建立在3 ps内所揭示的光学二次谐波产生。理论分析表明，响应是由化学和光学产生的载流子在一个非平衡的情况下，超出三温度模型的相互作用。给出了设计具有可调谐超快自旋动力学的自旋电子学材料的一般准则。
2013-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast hot carrier relaxation in silicon monitored by phase-resolved transient absorption spectroscopy
采用基于相位分辨瞬态吸收光谱的少周期光脉冲方法，研究了硅（100）中热载流子的弛豫动力学。在低于5 fs的光脉冲激发下，强烈的电子-声子耦合导致了时间常数为10 fs的超快动量弛豫。热载流子的热化发生在150 fs的时间常数上，从Drude模型中提取的碰撞时间的时间演化中可见。我们发现增加的碰撞时间从3 fs的最短的时间尺度与饱和度在约18 fs。此外，热载流子系综的光学有效质量也在超快时间尺度上演化，具有从0.7 $m_e$到约0.125 $m_e$的双指数减小以及4 fs和58 fs的时间常数。电子质量动力学以及动量，能量和碰撞散射时间与前所未有的时间分辨率的信息是重要的所有热载流子光电子器件。
2021-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of Ultrafast Dynamics of Photoexcited Carriers in $β$-Ga$_2$O$_3$ by Two-Color Optical Pump-Probe Spectroscopy
我们报道了体材料$β$ -Ga $_2$ O $_3$的超快双色光泵浦探测光谱的结果。一个双光子吸收计划是用来光激发载流子的泵浦脉冲和自由载流子的探测脉冲的吸收是用来记录随后的动态的光激发载流子。我们的结果是一致的载流子复合通过缺陷辅助过程。我们还观察到瞬态偏振选择性光吸收的探测脉冲的缺陷态在非平衡条件下。提出了缺陷俘获电子和空穴的速率方程模型，并用来解释这些数据。而缺陷的电子捕获的速率常数被发现是温度无关的，它们被测量为强烈的温度依赖性的空穴捕获和点伴随空穴捕获的晶格变形/弛豫过程。我们的研究结果揭示了$β$ O $_3$中缺陷俘获载流子的机制和速率.
2018-12-17 cond-mat.mtrl-sci
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
Observation of Ultrafast Free Carrier Dynamics in Single Layer MoS$_2$
在单层（SL）MoS $_2$中激发的电子和空穴的动力学迄今为止难以从主导该材料的光学响应的激子中解开。在这里，我们使用时间和角度分辨的光电子能谱的金属基板上的MOS $_2$的SL直接测量激发的自由载流子。这使我们能够确定一个直接的准粒子带隙为1.95 eV，并确定通过与SL MoS $_2$接触的金属激发自由载流子的超快（50 fs）提取。这个过程对于依赖于分离的自由载流子而不是激子的光电应用至关重要。
2015-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast carrier phonon dynamics in NaOH-reacted graphite oxide film
采用NaOH溶液将氧化石墨中的环氧基团分解为羟基和-ONa基团，制备了NaOH氧化石墨膜。利用时间分辨瞬态微分反射（\DeltaR /R）研究了样品的超快载流子动力学。数据显示两个指数松弛过程。慢弛豫过程（\sim 2 ps）归因于低能声学声子介导的散射。电子-声子耦合和第一性原理计算结果表明，样品中的- OH和-ONa基团是强耦合的。因此，我们将快速弛豫过程（\sim 0.17 ps）归因于样品中羟基和-ONa基团的偶联。
2012-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast transport of laser-excited spin polarized carriers in Au/Fe/MgO(001)
一个时域的方法来探测热载流子引起的自旋动力学演示。实验在外延Au/Fe/MgO（001）中进行，其中自旋极化热载流子在Fe层中被35 fs的激光脉冲激发。它们传播到Au表面，在那里通过磁致二次谐波产生检测到瞬态自旋极化。在交换分裂的Fe能带结构中激发的多数和少数热载流子的能量不同导致它们在Au中的寿命与自旋无关。因此，以不同速度超扩散传播的两个自旋极化电流贡献导致约100 fs持续时间的自旋电流脉冲。
2011-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast carrier thermalization in lead iodide perovskite probed with two-dimensional electronic spectroscopy
在带状半导体中，载流子在光激发后迅速形成热能分布。在混合卤化铅钙钛矿中，这种热载流子分布的冷却经由载流子-声子散射在~300 fs的时间尺度上发生。然而，由于在时间和能量上都需要高分辨率，因此用泵浦探测技术难以解决热分布的初始积累。在这里，我们使用二维电子光谱与子10 fs分辨率直接观察载流子的相互作用，导致形成的热载流子分布。我们发现，热化主要发生在通过载波载波散射下的调查的能量和报告的过剩能量和载流子密度的载流子散射率的依赖。我们提取特征载流子热化时间从低于10 fs到85 fs。这些值允许在低于2x10^19 cm^（-3）的载流子密度下高达500 cm ^2 V^（-1）s^（-1）的迁移率，并且限制了热载流子太阳能电池中载流子提取的时间。
2017-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hole-Spin Dynamics in Optically Excited Bulk GaA
我们目前的实验和理论结果后，超快光激发在体GaAs的空穴自旋动力学。实验的差分传输进行了比较与动力学计算的动量分辨空穴分布，其中包括载流子，载流子声子和载流子杂质相互作用的玻尔兹曼散射积分的水平。我们获得良好的协议与实验确定的空穴自旋弛豫时间，但指出，根据如何提取的自旋极化动力学，偏离指数衰减在短时间内发生。我们还从理论上研究了重p掺杂GaAs在低温下的自旋弛豫行为。
2010-12-18 cond-mat.mtrl-sci
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
Ultrafast screening and carrier dynamics in ZnO: Theory and experiment
当载流子密度高于莫特密度时，库仑屏蔽破坏了激子共振。这与带隙重整化和带填充一起严重影响了光谱。我们已经实验研究了这些影响的超快泵浦-探测反射率测量ZnO单晶在激子共振周围的各种波长，并在一个广泛的载流子密度范围。理论上我们确定了ZnO在300 K时的Mott密度为$1.5\times10^{24}$ m $^{-3}$。采用场论方法，我们推导并求解了Bethe-Salpeter阶梯方程，计算了密度相关的反射率和吸收光谱。建立了载流子动力学模型，包括三光子吸收、载流子冷却和表面附近的载流子俘获。基于我们模型的理论反射率与实验数据之间的一致性非常好。
2011-07-01 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Ultrafast carrier relaxation in GaN, In_(0.05)Ga_(0.95)N and an In_(0.05)Ga_(0.95)/In_(0.15)Ga_(0.85)N Multiple Quantum Well
室温下，波长非简并超快泵浦/探测测量进行GAN和InGaN外延层和InGaN多量子阱结构。载流子弛豫动力学作为激发波长和强度的函数进行了研究。由于载流子再分布和量子阱捕获的光谱分辨亚皮秒弛豫被发现敏感地依赖于泵浦激发的波长。此外，对于高于100微J/cm 2阈值的泵浦强度，所有样品都表现出由受激发射（SE）引起的额外发射特征。在泵浦-探测数据中，SE被证明为加速弛豫（< 10 ps），从根本上改变了载流子的重新分布。一旦SE和载流子重新分布完成，GAN和InGaN外延层的慢弛豫高达1 ns，MQW样品为660 ps，表明载流子通过自发发射复合。
2002-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Importance of surface oxygen vacancies for ultrafast hot carrier relaxation and transport in Cu$_2$O
Cu $_2$ O作为光电化学水分解电极具有吸引人的特性，但其实际性能受到界面电荷提取效率低下的严重限制。利用混合密度泛函理论，我们研究了在实验上观察到的（$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$）R30 $^{\circ}$重构的主（111）面中氧空位（V $_\mathrm{O}$）对载流子的俘获过程.我们的研究结果表明，这些V $_\mathrm{O}$是双电离和相关的缺陷态强烈抑制电子输运。特别地，单电荷V $_\mathrm{O}$的激发电子态在非辐射电子捕获过程中起着至关重要的作用，其捕获系数约为10 $^{-9}$ ~cm $^3$ /s，寿命为0.04~ps，解释了实验观察到的超快载流子弛豫。这些结果强调，工程的表面V $_\mathrm{O}$化学将是一个关键的步骤，优化铜$_2$ O光电极应用。
2021-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast optical nanoscopy of carrier dynamics in silicon nanowires
本文提出可见-近红外泵浦-探测光学纳米显微方法，结合点偶极子模型，实现单根硅纳米线尺寸相关载流子寿命分辨及优于50 nm分辨率的局部衰减时间成像。
2022-11-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast and spatially resolved studies of charge carriers in atomically-thin molybdenum disulfide
原子薄的二硫化钼是一种新型纳米材料，在电子学和光子学领域具有潜在的应用。载流子动力学在决定其电子和光学性质方面起着至关重要的作用。我们报告的空间和时间分辨泵探测研究的载流子在原子级薄二硫化钼样品制造的机械剥离。载流子注入带间吸收的390 nm的泵浦脉冲和检测通过测量差分反射的时间延迟和空间扫描的探测脉冲，被调谐到激子跃迁。推导了影响载流子动力学的几个参数，包括载流子寿命、扩散系数、扩散长度和迁移率。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of optically excited charge carriers in the room-temperature antiferromagnetic semiconductor $α$-MnTe
本研究利用时间分辨光学与太赫兹超快光谱，探究室温反铁磁半导体 $α$-MnTe 中电荷载流子的超快动力学，揭示了三个弛豫过程及其对泵浦通量的线性和非线性依赖关系。
2023-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Carrier Recombination and Generation Rates for Plasmon Emission and Absorption in Graphene
给出了石墨烯中等离子体激元发射和吸收的电子-空穴产生率和复合率。已经发现由于等离子体激元发射的载流子的复合时间在数十飞秒到数百皮秒的范围内。复合时间敏感地依赖于载流子能量、载流子密度、温度和等离子体激元色散。在狄拉克点附近的载流子被发现有更长的寿命相比，在更高的能量载流子。极性衬底上的石墨烯层中的等离子体激元与表面光学声子杂交，并且这种杂交改变等离子体激元分散。我们还提出了由于等离子体发射和吸收在极性基板上的石墨烯层的载流子的产生和复合率。
2011-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized excited charge carriers generate ultrafast inhomogeneous strain in the multiferroic BiFeO$_3$
我们应用飞秒时间分辨率的超快X射线衍射来监测多铁性BiFeO $_3$薄膜在带隙以上光激发后的晶格动力学。观察到的晶格应变的声速有限的演变表示准瞬时光致应力的纳秒时间尺度上衰减。这种应力表现出不均匀的空间分布证明了布拉格峰的加宽。这些新的数据需要在BiFeO $_3$的光生应力的现有模型的实质性修改：相关的激发载流子必须保持本地化的数据是一致的。
2013-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Carrier-Specific Femtosecond XUV Transient Absorption of PbI2 Reveals Ultrafast Nonradiative Recombination
利用桌面高次谐波极紫外（XUV）瞬态吸收光谱和超快电子衍射测量了PbI 2中的飞秒载流子复合。从45 eV到62 eV的XUV吸收测量从碘4d芯能级到导带态密度的跃迁。在400 nm处的光激发为空穴和电子产生单独且不同的瞬态吸收信号，通过半导体的2.4 eV带隙在能量上分离。导带的形状和因此XUV吸收光谱是温度依赖性的，并且非辐射复合在皮秒内将初始电子激发转换为热激发。超快电子衍射（UED）被用来测量晶格温度，并确认复合机制。XUV和UED结果支持二级复合模型，速率常数为2.5 × 10 -9 cm 3/s。
2018-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Transient response under ultrafast interband excitation of an intrinsic graphene
从理论上研究了本征石墨烯在超快激发下由无碰撞带间跃迁引起的载流子瞬态演化。分析了准弹性声子散射引起的能量弛豫和热辐射引起的带间产生-复合跃迁。载流子的分布得到的极限情况下，当载流子-载流子散射可以忽略不计，当载流子间散射施加准平衡分布。瞬态光学响应（差分反射率和transmittance）的探测辐射和瞬态光电导（响应弱直流电场）似乎是强烈依赖于载流子的弛豫和复合动力学。
2009-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stimulated emission and ultrafast carrier relaxation in InGaN multiple quantum wells
测量了两种不同In组分的InGaN多量子阱激光器结构的受激发射（SE）。SE阈值功率密度（I_th）随量子阱深度（x）的增加而增加。时间分辨差分透射测量映射了载流子弛豫机制，并解释了I_th对x的依赖性。载流子从势垒到量子阱的捕获时间小于1 ps，而载流子复合率随着x的增加而增加。对于以上的激发I_th的一个额外的，快速的弛豫机制出现由于通过级联的QW状态进行SE的再填充的势垒中的载流子的损失。随着x增加而增加的材料不均匀性在级联再填充过程之外提供了附加的弛豫通道，从SE过程中去除载流子并增加I_th。
2002-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Carrier Dynamics in Two-Dimensional Electron Gas-Like K-doped MoS2
与过渡金属二硫属化物如MoS2上的原子吸附物相关的电子相互作用可以诱导大量的电子重构，导致形成新型的重掺杂过渡金属二硫属化物，其表现出二维电子气的特性。量子限制和降维对这种二维系统中载流子动力学的影响目前尚不清楚，但如果它们要在光电子器件中找到应用，则是至关重要的。在这里，我们通过角分辨光电发射和先进的X射线光谱的组合，在减少尺寸的多体相互作用大大缩短载流子寿命到0.5 fs以下，并揭示了如何钾插入MoS2迫使轨道再杂交，以创建一个二维电子气。
2020-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Influence of surface passivation on ultrafast carrier dynamics and terahertz radiation generation in GaAs
利用太赫兹（THz）发射光谱和光泵THz探测光谱研究了（NH4）2S钝化GaAs表面附近光激发电子的载流子动力学。太赫兹发射光谱测量，加上太赫兹发射的蒙特卡罗模拟，揭示了钝化后的GaAs表面电场反转。光激发电子的电导率通过光泵太赫兹探测光谱测定，并发现钝化后加倍。这些实验表明，钝化显着降低GaAs的表面态密度和表面复合速度。最后，我们已经证明，钝化导致光电导开关太赫兹发射器辐射的功率增强，从而显示表面化学对超快太赫兹光子器件性能的重要影响。
2006-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Determining ultrafast carrier dynamics of hybrid perovskites at various stages of nucleation and growth kinetics
随着混合有机-无机钙钛矿增加其技术范围，从光致发光太阳能电池到发光器件，再到纳米级晶体管，建立微结构在决定载流子动力学如何决定器件效率方面的作用至关重要。在这里，我们报告的超快动力学的载流子在混合钙钛矿在成核和生长动力学的各个阶段。一种溶液处理的制造技术，其中旋涂条件被优化以控制中间相的成核密度，在温度梯度退火时转化为混合钙钛矿。这一策略使最终导致大晶粒薄膜的成核和生长步骤变得复杂，使我们能够探测电子和载流子动力学差异。我们发现，令人惊讶的是，成核微晶已经显示出混合钙钛矿的电子性质，并共享类似的飞秒到纳秒的动力学作为大晶粒混合钙钛矿薄膜。
2022-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
The Effect of Charge Carrier Cooling on the Ultrafast Carrier Dynamics in Cs$_2$AgBiBr$_6$ Thin Films
本研究利用瞬态吸收和THz光谱，揭示了Cs$_2$AgBiBr$_6$薄膜中热载流子冷却速率（0.58 ps$^{-1}$）与皮秒尺度超快迁移率损失直接相关，阐明了光激发后载流子迁移率快速下降的物理机制。
2024-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Competing Ultrafast Energy Relaxation Pathways in Photoexcited Graphene
对于石墨烯的大多数光电应用，彻底理解光激发载流子的能量弛豫过程是必不可少的。石墨烯中的超快能量弛豫通过两种相互竞争的途径发生：载流子-载流子散射（产生升高的载流子温度）和光学声子发射。目前，还不清楚是什么决定了主要的弛豫途径。在这里，我们达到了一个统一的图片的超快能量弛豫的太赫兹光电导，而变化的费米能量，光子能量，并在很宽的范围内的注量。我们发现，足够低的能量密度（$\lesssim$ 4 $μ$ J/cm $^2$）与足够高的费米能（$\gtrsim$ 0.1 eV）一起引起能量弛豫，主要由载流子-载流子散射，这导致有效的载流子加热。在增加注量或降低费米能量时，载流子加热效率降低，这可能是由于能量弛豫越来越多地由声子发射主导。通过载流子-载流子散射的载流子加热解释了在太赫兹频率下观察到的掺杂石墨烯的负光电导性。我们提出了一个简单的模型，再现了广泛的费米能级和激发能的数据，并使我们能够定性地评估两个不同的弛豫途径之间的分支比取决于激发通量和费米能量。
2014-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broadband electromagnetic response and ultrafast dynamics of few-layer epitaxial graphene
我们研究了外延石墨烯在少层极限下的宽带光电导和超快载流子动力学。名义上的缓冲，单层和多层石墨烯的平衡光谱表现出显着的太赫兹和近红外吸收，在一个致密的狄拉克电子等离子体的带内和带间跃迁的模型一致。光激发后的非平衡太赫兹传输的变化被证明是占主导地位的过剩空穴载流子，与1.2 ps的单指数衰减，反映了少数载流子复合时间。
2009-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Review of Ultrafast Spectroscopy Studies of Valley Carrier Dynamics in Two Dimensional Semiconducting Transition Metal Dichalcogenides
二维层状过渡金属二硫属化合物为未来基于谷的信息处理提供了新的机会，也为研究激子效应提供了理想的平台。在各种器件物理的中心，对他们可能的电子和光电应用是理解各种多粒子电子态的动态演化，特别是激子占主导地位的TMD的光电响应，在新的背景下的自由度谷。在这里，我们提供了一个简单的回顾，在使用螺旋度分辨超快光谱，特别是超快泵浦探测光谱，研究半导体单层过渡金属二硫属化物谷相关的多粒子电子态的动态演化的实验进展。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confinement-induced Ultrafast Conductivity in 2D Perovskites resolved by correlative Terahertz-NIR Spectroscopy
University of Bayreuth（拜罗伊特大学）；Ulm University（乌尔姆大学）；Bayreuth Institute of Macromolecular Research (BIMF)（拜罗伊特大分子研究所）；Bavarian Polymer Institute (BPI)（巴伐利亚聚合物研究所）；The University of Melbourne（墨尔本大学）
本研究通过OPTP与TA和TRPL结合，揭示二维钙钛矿中因热点载流子瓶颈导致的超快导电性变化，揭示了载流子冷却与激子形成对导电性的影响。
2026-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast carrier-lattice interactions and interlayer modulations of Bi2Se3 by X-ray free electron laser diffraction
硒化铋（Bi 2 Se 3）作为一种三维拓扑绝缘体，在电学和光学可控的磁性和光电子器件方面具有潜在的应用前景。载流子与晶格的相互作用对于理解晶格与拓扑相的耦合是很重要的。对于初始相互作用，必须使用小于皮秒的时间尺度进行测量。在这里，我们使用X射线自由电子激光进行时间分辨衍射研究超快载流子诱导的晶格收缩和层间调制的Bi 2 Se 3薄膜。晶格收缩取决于载流子浓度，随后是伴随着振荡的层间膨胀。利用密度泛函理论和Lifshitz模型，初始收缩可以解释为范德华力调制的限制自由载流子层。能带反转与拓扑相变有关，由层间距离的扩展调制。这些结果提供了洞察瞬时拓扑相位超快时标。
2021-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrafast relaxation of hot phonons in Graphene-hBN Heterostructures
快速载流子冷却对于高功率石墨烯基器件是重要的。强耦合光学声子（SCOP）在石墨烯中光激发载流子的弛豫过程中起着重要作用。石墨烯和六方氮化硼（hBN）的异质结构已经显示出异常的迁移率和高饱和电流，这使得它们对于应用是理想的，但是hBN衬底对载流子冷却机制的影响还不清楚。我们使用超快泵浦-探测光谱跟踪石墨烯-hBN异质结构中的热光激发载流子的冷却。我们发现，在hBN上的石墨烯的情况下，载流子的冷却速度比在氧化硅衬底上快四倍，从而克服了困扰石墨烯器件冷却的热声子（HP）瓶颈。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Intrinsic Mobility and Ultrafast Carrier Dynamics in Multilayer Metal Dichalcogenide MoS2
在金属二硫属化物中载流子迁移率的最终限制，以及与载流子弛豫相关的动力学，尚不清楚。我们提出了测量的多层dichalcogenide二硫化钼的频率依赖性的电导率的光泵太赫兹探测光谱。我们发现这种材料在低温下的迁移率接近4200 cm 2/Vs。散射的温度依赖性表明，迁移率，一个数量级大于以前报道的二硫化钼，是固有的限制在太赫兹频率的声学声子散射。我们的测量载流子弛豫揭示皮秒冷却时间，然后再复合持续数十纳秒，并占主导地位的俄歇散射到缺陷。我们的研究结果提供了一个有用的背景下，了解和评估的二硫化钼为基础的电子和光电子器件的性能。
2014-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging Nanoscale Carrier, Thermal, and Structural Dynamics with Time-Resolved and Ultrafast Electron Energy-Loss Spectroscopy
California Institute of Technology（加州理工学院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
本综述介绍了时间分辨和超快电子能量损失谱（EELS）在理论和仪器上的最新进展，阐述了其从低损耗等离激元到核心能级激发的光谱计算与解释方法，并探讨了电子束单色化等新兴技术的未来方向，确立了该技术在揭示量子材料和太阳能转换器件纳米尺度动态过程中的关键地位。
2025-10-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Hidden phase uncovered by ultrafast carrier dynamics in thin Bi2O2Se
本研究通过系统测量不同厚度 CVD 生长 Bi2O2Se 薄膜的拉曼光谱与超快载流子动力学，揭示较薄薄膜中由衬底应变和非平衡态诱导的隐藏铁电相。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast carrier and phonon dynamics in Bi2Se3 crystals
利用光泵浦-探测光谱技术研究了Bi_2Se_3晶体的超快时间分辨微分反射率。三个不同的弛豫过程被发现有助于初始瞬态反射率的变化。推导出的弛豫时间尺度和反射率变化的符号表明，电子-声子相互作用和缺陷诱导的电荷陷阱是这三个过程的基本机制。在晶体暴露于空气中之后，这些过程的相对强度被改变并且变得强烈地依赖于激发光子能量。
2010-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Photoinduced Softening in a III-V Ferromagnetic Semiconductor for Non-thermal Magneto-Optical Recording
通过时间分辨双色磁光克尔谱，我们已经证明了光生瞬态载流子降低铁磁InMnAs在低温下的磁性。这种瞬态"软化“仅在载流子寿命期间（$\sim$ 2 ps）持续，并且一旦载流子重新组合消失就返回到其原始值。我们讨论了这种不寻常的现象的起源，在载体增强的铁磁交换Mn离子之间的相互作用，并提出了一个完全非热的磁化反转计划。
2004-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast surface carrier dynamics in the topological insulator Bi2Te3
讨论了飞秒激光激发下拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_3$表面电子结构的超快演化.使用时间和角度分辨的光电子能谱学，我们提供了一个直接的实时可视化的瞬态载流子人口的表面状态和体导带。我们发现，表面态的热化最初是由带间散射从体导带，持续约0.5 ps;随后，几个ps是必要的狄拉克锥非平衡电子恢复费米-狄拉克分布，而他们的弛豫超过10 ps。我们的测量的表面灵敏度使得它可以估计的散装表面带间散射通道的范围，表明该过程是有效的超过5 nm或less. This的距离建立了散装电荷水库的纳米级厚度和超快载流子动力学的演变之间的相关性在表面狄拉克锥。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Carrier Dynamics in Monolayer Molybdenum Disulphide from Helicity Resolved Ultrafast Pump-probe Spectroscopy
利用螺旋度分辨的非简并超快泵浦-探测光谱研究了温度降至78 K时单层MoS 2中高对称性K点附近的谷相关载流子动力学。单层MoS 2显示出显著的瞬态反射信号，与双层和块状MoS 2形成鲜明对比，这是由于在降维时多体效应的增强。螺旋度分辨的超快时间分辨结果表明，谷极化在散射过程使其无法区分之前仅保留了几个ps。我们认为，谷极化的动态退化主要是由于剥离的二硫化钼样品中的缺陷态的激子捕获。我们的实验和紧束缚模型分析还表明，完美的谷CD选择性是相当强大的K点的无序，但迅速衰减的高对称性点的动量空间中的无序的存在。
2013-11-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast Dynamics of Electron-phonon Coupling in Transition-metal Dichalcogenides
利用飞秒激光时域光谱测量了2 H-MoTe 2大块晶体的超快晶格动力学，研究了载流子-声子相互作用对电子输运性质的影响.在室温下，即使存在非常大密度的光激发载流子，也观察到异常长寿命的相干A1 g声子模。随着激发激光能量密度的增加，衰减速率降低。基于激光能量密度的依赖性，包括诱导显着的声子软化和声子衰减率的特殊下降，我们归因于弱的非谐声子-声子耦合和载流子密度依赖的变形势的电子-声子耦合的长寿命的晶格动力学。
2018-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Particle-in-cell simulation of ultrafast hot-carrier transport in Fe/Au-heterostructures
我们描述了自旋极化热电子输运的理论方法，因为它发生后，由铁磁和正常金属形成的异质结构的超快光脉冲激发。我们制定了一个自旋相关的粒子在细胞模型，解决了玻尔兹曼方程的激发电子。它包括寿命和传输系数作为参数，可以从从头计算或实验，并可以很容易地扩展到多层系统。这种方法能够描述电子输运在弹道，超扩散和扩散制度，包括二次载流子的产生。我们将该模型应用于Fe/Au双层膜和Fe/Au/Fe自旋阀结构中的光激发载流子。我们获得微观洞察热电子输运动力学探测在最近的实验自旋阀。我们发现贡献的Fe/Au/Fe三层中诱导的退磁动力学，无论平行或反平行的Fe层的磁性排列。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hot-Carrier cooling in Quasi Freestanding Bilayer Graphene with Hydrogen Intercalated Atoms
利用飞秒太赫兹光泵浦探测光谱研究了准自由支撑双层外延石墨烯中热载流子的冷却动力学。我们观察到较长的衰减时间常数，在2.6至6.4 ps的范围内，与以前的研究相比，单层石墨烯，这增加非线性与激发强度。增加的弛豫时间是由于在氢嵌入之后石墨烯层与SiC衬底的解耦，这增加了石墨烯与衬底之间的距离。此外，我们的测量没有表明超碰撞机制与热载流子的冷却过程有关，这最终是通过电子光学声子散射实现的。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-amplitude chirped coherent phonons in tellurium mediated by ultrafast photoexcited carrier diffusion
我们报告飞秒时间分辨反射率测量相干声子碲在很宽的温度范围内（3 K至296 K）和泵浦激光强度。一个完全对称的A $_{1}$相干声子在3.6太赫兹负责的反射率数据的振荡被观察到强烈的正啁啾（即，声子的时间周期减少，在较长的泵浦探测延迟时间）与增加的光激发载流子密度，更是在较低的温度。我们第一次表明，相干声子频率的温度依赖性是反常的（即，随着温度的升高而增加）在高的光激发载流子密度，由于电子-声子相互作用。在最高光激发载流子密度为1.4 $\times$ 10 $^{21}$ cm $^{-3}$和样品温度为3 K时，相干声子模的晶格位移估计高达$\sim$ 0.24 Ω.基于光吸收和载流子扩散耦合效应的数值模拟表明，载流子的扩散主导了时间分辨反射率的非振荡电子部分。最后，利用低载流子密度为6 $\times$ 10 $^{18}$ cm $^{-3}$的泵浦探测实验，分离出声子非谐性，得到了电子-声子耦合对声子频率和线宽的贡献。
2010-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Persistent hot carrier diffusion in boron arsenide single crystals imaged by ultrafast electron microscopy
立方硼砷化物（BAs）由于其高导热性，在微电子热管理领域具有广阔的应用前景。最近，它作为光电材料的潜力也在探索中。然而，由于可用的高质量晶体尺寸小，测量其光载流子输运性质仍然具有挑战性。在这里，我们使用扫描超快电子显微镜（SUEM）直接可视化的光激发载流子在BA单晶的扩散。令人惊讶的是，我们观察到双极扩散在低的光通量与持续的热载流子动力学超过200皮秒，这可以归因于声学和光学声子之间的大的频率间隙，相同的功能，是负责高的热导率。在较高的光通量下，我们观察到自发的电子-空穴分离。我们的研究结果表明，BA是一种有吸引力的光电材料结合高的热导率和优良的光载流子输运性能。我们的研究还证明了SUEM探测新兴材料中光载流子传输的能力。
2022-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast demagnetization in the sp-d model: a theoretical study
提出并分析了局域自旋系统中超快光致磁化动力学的理论模型，局域自旋通过sp-d交换相互作用与载流子自旋耦合。属于这一类别的一类材料的一个突出例子是铁磁（III，Mn）V半导体，其中最近已经观察到超快退磁。在提出的模型中，光激发会加热载流子的数量，使其与局域自旋失去平衡。这触发了两个自旋系统之间的能量和角动量交换过程，该过程持续载流子的能量弛豫期间。我们导出了局域自旋与热载流子相互作用的密度矩阵的主方程，并将其与载流子动力学的唯象处理耦合起来。我们在sp-d模型中发展了一个一般理论，并将其应用于铁磁半导体，同时考虑了这些材料的价带结构。我们表明，快速自旋弛豫的载体可以维持本地化和巡回自旋之间的极化流导致显着的本地化自旋系统的退磁，观察到（III，Mn）V材料。
2007-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier-coupled ultrafast structural dynamics and interlayer energy transport of supported transition metal dichalcogenide heterostructures
University of Houston（休斯顿大学）；Nanjing University（南京大学）
利用反射超快电子衍射直接观测支撑MoS2/WS2双层异质结构及其单层的光致面外结构动力学，揭示了层间电荷转移引发的载体耦合层内原子运动，并报告了不同能量流路径及热边界电导。
2026-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Ultrafast Thermalization of Photoexcited Carriers in Two-Dimensional Materials Induced by Orbital Coupling
本研究利用实时含时密度泛函理论探究二维材料的载流子超快热化，发现PtTe₂因轨道耦合呈现反常高能尾部，据此提出PTE材料设计原则以优化光电探测器性能。
2025-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
