All-Optical Control of Magnetization in Quantum-Confined Ultrathin Magnetic Metals
研究了亚10 nm金属薄膜的磁化强度的全光控制动力学，因为这些具有量子限制的薄膜与飞秒激光脉冲发生独特的相互作用。基于自由电子模型的理论推导表明，在几埃范围内，金属薄膜的费米能级态密度（DOS_F）和电子-声子耦合系数（G_ep）对薄膜厚度有很高的敏感性。由于DOS_F和G_ep依赖于厚度，我们表明，完全不同的磁化动力学特性相比，块体金属出现。我们的模型表明，由于声子的能量吸收最小，从飞秒激光光子到自旋波的能量转移效率很高。这种对厚度的敏感性和有效的能量传递提供了获得超快片上磁化动态的机会。
2021-04-06 cond-mat.mes-hall
Clarifying ultrafast carrier dynamics in ultrathin films of the topological insulator Bi2Se3 using transient absorption spectroscopy
超快载流子动力学的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3最近被深入研究，使用各种技术。然而，我们不知道任何成功的实验利用瞬态吸收（TA）光谱用于这些目的。在这里，我们证明，如果~730 nm波长的泵浦（~1.7 eV的光子能量）施加到Bi 2Se 3薄膜，TA光谱覆盖整个可见光区，从而明确地指向双光子激发（~3.4 eV）。载流子弛豫动力学被发现是由极性光学声子级联发射发生在体状态和狄拉克表面状态（SS），包括SS-体-SS的垂直电子输运，也完全由狄拉克点之间的狄拉克锥较高的能量（~1.5 eV）狄拉克SS（称为SS 2）的影响。我们已经认识到，SS 2作为一个阀门，大大减缓了电子的弛豫时，狄拉克锥之间的间隙超过极性光学声子和共振缺陷的能量。由此产生的逐步积累的电子在带隙的SS 2变得可检测通过逆韧致辐射型自由载流子吸收。
2021-05-28 cond-mat.mes-hall
Strong band kinks in magic-thickness Yb films arising from interfacial electron-phonon coupling
界面电子-声子耦合在超导薄膜中引起了广泛的兴趣，它可以产生新的效应和现象，包括增强的超导电性。在这里，我们报告的观察强扭结的量子阱态的能量色散在石墨上生长的Yb薄膜。这些扭结，所产生的界面的电子-声子耦合，是最突出的薄膜与一个优选的（“魔术”）厚度为4个单层，这是应变和空穴掺杂的基板。扭结的能量位置与石墨的光学声子能量一致，提取的电子-声子耦合强度λ表现出很大的子带依赖性，最大值可达0.6。扭结衰减迅速增加膜厚度，其界面起源一致。λ的变化与界面处电子波函数振幅的演化有关。一个Lifshitz转变发生在魔法厚度之外，在那里重Yb 5d带开始在费米能级以下填充。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall
Phonon-confinement theory of thermal conductivity in ultrathin silicon films
本文提出声子限制理论，揭示超薄硅薄膜热导率随厚度变化的极小值现象，并通过理论预测和分子模拟验证，为调控材料热导率提供新方法。
2025-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Strong many-body interactions in ultrathin anisotropic tin (II) monosulfide
具有强结构各向异性的二维（2D）单硫化锡（SnS）已被证明是磷烯类似物。然而，分离非常薄的SnS层的困难给实际应用带来了挑战。在这里，我们通过液相剥离来制备SnO 2。用透射电子显微镜，我们确定了2D SnS的屈曲结构。我们采用温度依赖的拉曼光谱来阐明电子-声子相互作用，它揭示了一个线性的声子位移。与其他二维材料相比，SnSnS的主动拉曼模式表现出更高的温度敏感性。此外，我们证明了强大的光-物质相互作用的SnSnS使用Z-扫描和超快光谱。多粒子激发效应引起的激子-激子和相干激子-光子相互作用增强了SnS的非线性光学性质。我们的研究结果突出了对热电和光子器件的改进的双金属各向异性的SnS的合成的前景。
2019-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Non-bolometric bottleneck in electron-phonon relaxation in ultra-thin WSi film
我们发展了内声子瓶颈模型来描述声学软金属薄膜与声学硬基底之间的能量交换。在电影中的声子分为两组，逃逸和nonescaping，我们表明，电子和nonescaping声子可能会形成一个统一的子系统，这是冷却下来，只有由于相互作用与逃逸声子，无论是由于直接的声子转换或间接的顺序与电子系统的相互作用。利用亚太赫兹辐射的调幅吸收技术，研究了无序硅化钨薄膜中的电子-声子弛豫。我们找到了内部声子瓶颈的实验证据。实验和模拟结果吻合较好，在T_C = 3.4 K时，tau_{e-ph} = 140-190 ps，支持了以前独立测量的结果.
2018-07-23 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Ultrathin GaN Nanowires: Electronic, Thermal, and Thermoelectric Properties
我们提出了一个全面的计算研究的电子，热，和热电（TE）特性的氮化镓纳米线（NW）在很宽的范围内的厚度（3- 9 nm），掺杂密度（$10^{18}$ -$10^{20}$ cm $^{-3}$），和温度（300- 1000 K）。我们基于系综Monte Carlo输运模拟结合泊松方程和薛定谔方程的自洽解计算了低场电子迁移率。我们使用弛豫时间近似和Poisson-Schrodinger解算器来计算电子塞贝克系数和热导率。晶格热导率的计算使用声子系综蒙特卡罗模拟，与高斯自相关函数描述的真实空间粗糙表面。在整个温度范围内，塞贝克系数增加，而晶格热导率随着线截面的减小而减小，这两者都预示着薄GAN纳米线的TE应用。然而，在室温下，这些好处最终克服了表面粗糙度散射的电子迁移率在非常薄的纳米线的不利影响。最高的室温$ZT$为0.2的4 nm厚的纳米线，而进一步缩小退化。相反，在1000 K，由于极性光学声子散射和多个子带的优势，电子迁移率随NW厚度的变化很弱，有助于运输，所以$ZT$随着限制的增加而增加，达到0.8最佳掺杂的3 nm厚的纳米线。当温度超过1000 K时，GAN纳米线的$ZT$会随着温度的升高而增加，这进一步强调了它们对高温TE应用的适用性。
2014-05-20 cond-mat.mes-hall
Thickness dependent transition from the 1T$^\prime$ to Weyl semimetal phase in ultrathin MoTe$ _{2} $: Electrical transport, Noise and Raman studies
1 T $^\prime$ -MoTe $_2$块材在$\sim$ 240 K发生了从1 T $^\prime$到Weyl半金属（WSM）$ T_{d} $相的结构相变。在超薄晶体中，这种相变和两相中的输运性质还没有被研究。在这里，我们报告的电输运，$1/f$噪声和拉曼研究超薄1 T $^\prime$ -MoTe $_2$（$\sim$ 5至16 nm厚）场效应晶体管（FET）设备作为温度的函数。厚度为16 nm和11 nm的电阻率分别在208 K和178 K的温度下显示出最大值，从半导体到半金属相的过渡，迄今为止在体样品中没有观察到。11 nm厚晶体的拉曼频率和线宽在178 K附近发生变化，这归因于WSM相中增强的电子-声子相互作用对声子自能的额外贡献。此外，低温下的电阻率在低于20 K时显示出上升，同时低频$1/f$噪声的功率谱密度出现最大值。后者排除了金属-绝缘体转变（MIT）是导致电阻率在20 K以下上升的原因。低温电阻率遵循$ρ\propto 1/T$，随温度升高变为$ρ\propto T$，支持电子-空穴对称Weyl节点处的电子-电子相互作用物理。这些观测结果将为揭示层状超薄范德华材料中WSM态的性质铺平道路。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall
Enhanced third harmonic generation from the epsilon-near-zero modes of ultrathin films
我们实验证明了有效的三次谐波产生从铟锡氧化物（ITO）纳米膜（λ/42厚）在玻璃基板上的泵浦波长为1.4 μ m。通过利用增强因子为200的ε近零（ENZ）模式的场增强特性，实现了3.3x10^-6的转换效率。这种纳米级频率转换方法适用于其他等离子体材料和剩余辐射材料的纵向光学声子频率附近。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Layer specific observation of slow thermal equilibration in ultrathin metallic nanostructures by femtosecond x-ray diffraction
纳米金属多层膜中的超快热输运在光致退磁、再磁化和开关方面具有重要意义。利用超快X射线衍射（UXRD）研究了金（Au）/铁磁镍（Ni）双层体系的结构响应和能流。光的穿透深度超过双层厚度，从而阻止来自光学探针的明确的层特异性信息。即使激发脉冲是从金侧入射，我们观察到一个非常迅速的加热的镍晶格，而金晶格最初仍然是冷的;随后的热传递从镍到金晶格被发现是两个数量级慢于预测的传统的热方程和远低于电子-声子耦合时间在金。这两个观测结果都与激发波长无关，尽管对于相同的能量密度，400 nm光激发Au中的电子是800 nm光的十倍。简单模型计算表明，Ni和Au中电子比热的不同以及电子-声子耦合的不同迅速地迫使大部分热能进入Ni晶格。我们的研究结果表明，飞秒UXRD提供了一个实验帐户的热传输超过个位数纳米的距离作为超快自旋动力学的热框架。
2018-03-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrathin fiber-taper coupling with nitrogen vacancy centers in nanodiamonds at cryogenic temperatures
我们证明了冷却的nano-fiber锥体耦合与氮空位（NV）中心的纳米金刚石的低温温度。含有多个NV中心的纳米金刚石被沉积在光纤锥的亚波长480 nm直径的双折射区域上。使用我们自制的安装支架和优化的冷却速度，光纤锥成功冷却至9 K。来自纳米金刚石NV中心的荧光被有效地引导到单个引导模式中，并且显示中性和带负电荷的NV中心的特征尖锐的零声子线。在低温下的本发明的纳米金刚石/纳米金刚石混合系统可以用作基于NV的量子信息器件和用于在低温环境中的高灵敏度纳米级磁力测量。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mechanically transferred large-area Ga$_2$O$_3$ passivates graphene and suppresses interfacial phonon scattering
我们证明了一个大面积的石墨烯钝化层的机械转移的非晶Ga $_2$ O $_3$合成液体Ga金属。在SiO $_2$/Si上的毫米级钝化和裸石墨烯的温度依赖性电测量的比较表明，钝化的石墨烯保持其应用所期望的高场效应迁移率。令人惊讶的是，在低于220 K的温度范围内，钝化石墨烯中的温度依赖性电阻率降低，这是由于高介电常数Ga $_2$ O $_3$对SiO $_2$的表面光学声子模式的屏蔽和Ga $_2$ O $_3$的相对高的特征声子频率的相互作用。拉曼光谱和电学测量表明Ga $_2$ O $_3$钝化还保护石墨烯免于进一步处理，例如Al $_2$ O $_3$的等离子体增强原子层沉积。
2022-06-06 cond-mat.mes-hall
Phonon-dominated energy transport in purely metallic heterostructures
我们使用超快X射线衍射来量化激光激发的纳米Au/Ni双层膜中的能量传输。Ni中的电子输运和有效的电子-声子耦合在几皮秒内将传导电子中的激光沉积能量转化为双层界面处热Ni和冷Au声子之间的强非平衡。随后的平衡动力学模型内的各种两个温度模型证实，对于金膜的热输运是占主导地位的声子，而不是传导电子，因为弱的电子-声子耦合在金。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Hot-Carrier Dynamics in Ultrathin Monocrystalline Gold
本研究对比单晶与多晶超薄金膜，揭示热电子热化动力学差异及X点带间跃迁作用，并测得注入TiO2效率近9%，凸显结晶度与界面的关键影响。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Raman scattering from high frequency phonons in supported n-graphene layer films
本文报道了Si（111）/SiO_2衬底上石墨薄膜的室温喇曼散射研究结果。结果与已知的石墨的结果有很大不同。使用514 nm辐射在含有n=1至20个石墨烯层的膜上收集光谱，如通过原子力显微镜测定的。第一和第二阶拉曼光谱都显示了膜中层数的独特特征。在石墨中的拉曼G带的nGL膜模拟物表现出洛伦兹线形，其中心频率相对于石墨线性偏移约1/n（对于n=1 G带频率约1588 cm-1）。在~ 1350、1450和1500 cm-1处观察到三个弱带，它们是由无序诱导的一阶散射确定的。1500 cm-1的带很弱，但相对尖锐，并表现出有趣的n依赖性。一般来说，这些D带的强度随着n的增加而急剧下降。还观察到三个二阶带（~2450、~2700和3248 cm-1）。它们与石墨中观察到的类似。然而，~2700 cm-1谱带的形状随着n的变化呈现出有趣的、戏剧性的变化。有趣的是，对于n<5，这个二阶带比G带更强。
2006-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Size effects in superconducting thin films coupled to a substrate
表面科学的最新实验进展使人们有可能跟踪薄膜中超导性的演变，因为厚度进入纳米级区域，预计基板起着重要的作用。在这里，我们提出了一个平均场，分析易处理，模型描述的尺寸效应耦合到衬底的薄膜。我们限制我们的研究，单波段，晶体，弱耦合超导体，没有杂质。薄膜基片/真空界面由一个简单的非对称势阱和一个有限的准粒子寿命描述。选择边界条件以符合电荷中性条件。该模型提供了一个公平的描述实验结果在超导铅膜：平均而言，超导能隙随厚度减小，它总是低于体值。对于中间厚度，仍然观察到清晰的振荡，形状共振的残余。对于具有较弱的电子-声子耦合和可忽略的无序的材料，适度增强超导性似乎是可行的。电荷中性条件的放宽，原则上在复合氧化物异质结构和其他材料中是合理的，将导致尺寸效应对超导电性的更强增强。
2016-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultrafast Radiative Heat Transfer
导电材料中的光吸收产生其传导电子的加热，随后在皮秒内弛豫成声子，随后在较长的时间尺度上扩散到周围介质中。这种传统的光学加热图像由辐射冷却补充，辐射冷却通常以更低的速度发生，仅与保持在真空中或极端热隔离条件下的结构相关。在这里，我们揭示了相邻的等离子体支持石墨烯纳米结构之间的超快辐射冷却制度，其中非接触式热传递成为一个主导渠道。我们预测，沉积在石墨烯盘上的电子热能的>50%可以在飞秒时间尺度内转移到相邻的纳米岛。这种现象是由掺杂的石墨烯所显示的低电子热容和大等离子体场浓度的组合促进的。类似的效应应该发生在其他范德华材料，从而打开了一个未探索的途径，以有效的热管理的纳米结构。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Momentum-Resolved Relaxation-Time Approach for Size-Dependent Conductivity in Anisotropic Metallic Films
提出动量分辨弛豫时间框架，结合密度泛函理论与玻尔兹曼输运方程，无需经验拟合即可准确预测各向异性金属薄膜的尺寸相关电阻率，为纳米电子学互连材料设计提供高效可靠的计算途径。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
