Ultrafast photocurrents and THz generation in single InAs-nanowires
为了澄清发生在单个InAs纳米线为基础的电路中的不同的光电流机制的超快时间相互作用，利用基于共面带状线的片上光电流泵浦-探测光谱。解释的光热电电流和运输的光生空穴的电极作为主导的超快光电流的贡献方面的数据。此外，它表明，太赫兹辐射产生的光激发的InAs纳米线，这是解释在一个占主导地位的光致伸缩效应。结果是相关的基于石英的光电和光伏应用以及基于石英的太赫兹源的设计。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall
Enhanced Photodetection in Graphene-Integrated Photonic Crystal Cavity
我们证明了通过耦合到长光子晶体线性缺陷腔中的慢光模式来控制石墨烯光电探测器中的光响应度的增强。在布里渊区（BZ）边界附近，多腔模的光谱耦合导致1530 ~ 1540 nm的宽带光电流增强。远离BZ边界，单个腔共振在窄共振峰中增强光电流八倍。讨论了通过入射场与石墨烯腔系统的临界耦合来优化光电流。增强的光电流证明了波长级石墨烯光电探测器用于具有高光谱选择性和宽带响应的高效光电探测的可行性。
2013-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tracking ultrafast photocurrents in the Weyl semimetal TaAs using THz emission spectroscopy
利用太赫兹发射光谱研究了外尔半金属TaAs中偏振相关的超快光电流。我们的研究结果表明，无论入射光的偏振方向如何，沿非中心对称的c轴产生高度定向的瞬态光电流，而在ab平面内激发螺旋度相关的光电流。这与早期的静态光电流实验是一致的，并证明的基础上所施加的物理约束的对称性和时间动力学固有的电流的产生和衰减，光学诱导的光电流在钽酸盐是固有的基础晶体对称性的过渡金属铌酸盐家族的Weyl半金属。
2019-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photocurrent in graphene harnessed by tunable intrinsic plasmons
石墨烯在红外和太赫兹中的光学特性可以通过将石墨烯图案化为具有亚波长特征尺寸的周期性超材料来定制和增强。在这里，我们展示了石墨烯纳米阵列中的偏振敏感和门可调光电探测。利用的长寿命的混合等离子体声子模式的电子密度振荡和基板（SiO2）的表面极性声子的耦合激发。它们的激发由s-极化导致的共振光电流的数量级大于p-极化，激发电子-空穴对观察到的光电流。等离子体探测器表现出光致温度增加高达四倍的可比2D石墨烯探测器。此外，由于光激发的混合等离子体声子和电子的衰变通道的差异，光电流符号在最新的纳米阵列中变得偏振敏感。我们的工作提供了一个路径的光敏和频率选择性光电探测器的基础上石墨烯的等离子体激元激发。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of photocurrents in surface states of 3D topological insulators
本文综述了利用时间分辨和角度分辨双光子光电子能谱（2PPE）对三维拓扑绝缘体拓扑表面态（TSS）中超快电子动力学的实验研究。重点放在超快光电流的产生及其衰变的时间分辨观察。2PPE不仅允许明确地将光电流与自旋极化电子表面态相关联。探测携带电流的电子的不对称动量分布，使得有可能在时域中研究支配不寻常的电子输运的微观散射过程。超短中红外泵浦脉冲不仅可以直接激发Sb $_2$ Te $_3$中的TSS，而且还可以导致TSS粒子数在动量空间中的强不对称性。TSS的二维能带映射表明，这种不对称性实际上是代表一个宏观的光电流，而螺旋度依赖的光电流被发现是小的。光电流衰减的时间分辨观测揭示了TSS中电子的巨大平均自由程。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Photocurrent Enhancement of Graphene Photodetectors by Photon Tunneling of Light into Surface Plasmons
我们证明了通过相邻电介质的光子隧穿激发的表面等离子体共振增强了石墨烯光电探测器检测到的光电流。该装置是通过将石墨烯片覆盖在沉积在玻璃上的金膜中的蚀刻间隙上来创建的。检测到的光电流进行比较，为五个不同的激发波长，从nm到nm。与s-偏振光（没有表面等离子体激元共振）相比，用入射p-偏振光（共振表面等离子体激元激发的情况）激发的光电流被显著放大。我们观察到，光电流是更大的较短的波长（s和p-偏振），由于增加光热电流产生更高的阻尼在较短的波长激发的表面等离子体激元。光激发的石墨烯光电探测器的位置相关拉曼光谱分析表明金属边缘附近存在载流子。此外，我们表明，光电流的极性开关的间隙作为入射光穿过间隙移动的斑点。基于石墨烯的光电探测器提供了一种简单的架构，其可以在电介质波导上制造以利用用于检测的倏逝场的等离子体光电流增强。这些器件的应用包括光电检测、光学传感和直接等离子体检测。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
New Aspects of Photocurrent Generation at Graphene pn Junctions Revealed by Ultrafast Optical Measurements
石墨烯独特的电学和光学性质使其成为光电应用的一个有前途的候选者。一个重要但尚未探索的方面是光激发的热载流子在石墨烯界面处的电荷和能量传输中的作用。在这里，我们进行时间分辨（~250 fs）扫描光电流显微镜上的可调石墨烯PN结。超快泵浦-探测测量产生的光电流响应时间从室温下的~ 1.5ps增加到20 K下的~ 4ps。结合光电流幅度对环境温度的可忽略的依赖性，这意味着热载流子而不是声子在高频下主导能量传输。依赖于门的泵浦探测测量表明，热电和内置电场效应有助于激光脉冲激发的光电流。每个贡献的相对权重取决于结配置。单个激光束激发也显示作为载流子密度的函数的多个极性反转，这是碰撞电离的特征。我们的研究结果增强了对石墨烯中非平衡电子动力学、电子-电子相互作用和电子-声子相互作用的理解。他们还确定了潜在的基于石墨烯的光子检测，传感和通信的超快设备操作速度（~500 GHz）的基本限制。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall
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
Polarization dependence of photocurrent in a metal-graphene-metal device
研究了在Pd/graphene/Ti结器件中产生的光电流对入射光子偏振的依赖性。空间分辨光电流图像获得了入射光子偏振的变化。当极化方向垂直于石墨烯沟道方向时光电流最大，当两个方向平行时光电流最小。这种极化依赖性可以解释为是由于石墨烯中狄拉克电子的各向异性电子-光子相互作用。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall
Photocurrent generation at ABA/ABC lateral junction in tri-layer graphene photodetector
金属-石墨烯-金属光电探测器利用石墨烯/金属结附近产生的光电流，具有高速和宽带操作等优点。在这里，我们报告在ABA/ABC堆叠域结在三层石墨烯的光电流产生与0.18 A/W的响应度。与通常的金属-石墨烯-金属器件不同，光电流在石墨烯通道的中间产生，而不局限于金属电极附近。光电流的大小和方向取决于背栅偏压。理论计算表明，在两个堆叠畴之间存在一个内建的能带偏移，光电流的主要机制是由于Seebeck系数差引起的光热电效应。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
Visualizing moiré ferroelectricity via plasmons and nano-photocurrent in graphene/twisted-WSe2 structures
本研究利用近场红外纳米成像与纳米光电流技术，通过相邻石墨烯的等离激元响应可视化极小转角WSe₂的莫尔铁电畴，证实铁电极化对石墨烯等离激元及光电特性的调制作用，为莫尔铁电性研究及光电器件发展提供新路径。
2023-09-13 cond-mat.mes-hall 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
Transient absorption and photocurrent microscopy show hot electron supercollisions describe the rate-limiting relaxation step in graphene
使用瞬态吸收（TA）显微镜作为热电子温度计，我们发现无序辅助声-声子超碰撞（SC）最好地描述了在宽范围的晶格温度（$T_l=$ 5-300 K），费米能量（$E_F=\pm0.35$ eV），和光学探测能量（~0.3 - 1.1 eV）的石墨烯的限速弛豫步骤。与同时收集的瞬态光电流，一个独立的热电子温度计的比较，证实了在石墨烯中的速率限制的光学和电学响应是最好的描述SC-热耗散率模型，$H=A(T^3_e- T^3_l)$。我们的数据进一步表明，衬底支撑的石墨烯中的电子冷却速率是悬浮石墨烯片中的两倍，与SC模型对无序的预测一致。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deep-ultraviolet electroluminescence and photocurrent generation in graphene/hBN/graphene heterostructures
六方氮化硼（hBN）是一种具有约5.96 eV宽带隙的范德华半导体。尽管hBN具有间接带隙特性，但由高能电子或光子激发的载流子通过强电子-声子相互作用在深紫外（DUV）频率下有效地发射发光，这表明潜在的DUV发光器件应用。然而，迄今为止，来自hBN的电致发光尚未在DUV频率下得到证实。在这项研究中，我们报告了室温下石墨烯/hBN/石墨烯异质结构的DUV电致发光和光电流产生。从石墨烯电极到hBN的带边缘中的隧穿载流子注入使得能够在DUV频率下实现突出的电致发光。另一方面，在DUV激光照射和外部偏置电压下，石墨烯电极有效地收集hBN中的光激发载流子，这产生高光电流。激光激发显微光谱表明，异质结构中的辐射复合和光生载流子激发过程主要源于hBN的原始结构和层错。我们的工作为基于hBN的高效深紫外光发射和检测器件提供了一条途径。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent imaging and efficient photon detection in a graphene transistor
我们使用扫描光电流成像技术测量石墨烯晶体管的沟道电势。我们表明，在一定的栅极偏置，金属对沟道电位分布的影响延伸到沟道的总沟道长度的1/3以上，从源极和漏极侧，因此大部分的沟道是由金属的影响。还在各种栅极偏压下测量金属控制的石墨烯和体石墨烯沟道之间的势垒。当栅极偏压超过狄拉克点电压V狄拉克时，原始p型石墨烯沟道变成p-n-p沟道。当光聚焦在pn结上时，由于光子探测仅涉及单层原子，因此实现了0.001 A/W的令人印象深刻的外部响应度。
2009-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of contacts in graphene transistors: A scanning photocurrent study
近场扫描光学显微镜用于在具有高空间分辨率的石墨烯晶体管中局部诱导光电流。通过分析空间分辨的光响应，我们发现，在n型导电制度的p-n-p结构形成沿石墨烯器件由于掺杂的石墨烯的金属接触。电子结构的改性不仅限于金属电极下方，而且延伸到石墨烯通道中0.2-0.3 μ m。根据从这种光电流成像方法获得的电势分布，讨论了在石墨烯晶体管中通常观察到的电子和空穴的不对称导电行为。此外，我们表明，光电流成像可用于探测单层/多层石墨烯界面。
2009-04-06 cond-mat.mes-hall
Ultrafast intrinsic optical-to-electrical conversion dynamics in graphene photodetector
本文通过片上电学读出和氧化锌顶栅设计，在带宽达220 GHz的石墨烯光电探测器中揭示了光热电转换的瞬时提取与费米能级依赖的带内散射调控机制，为超快石墨烯光电子器件提供了关键支撑。
2025-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photocurrent measurements of supercollision cooling in graphene
石墨烯中热电子的冷却是激发新的石墨烯基光电和等离子体器件的关键过程，但这种冷却的性质是有争议的。我们提取费米能级附近的热电子冷却速率通过使用石墨烯作为新型光热温度计，测量电子温度（$T(t)$），因为它动态冷却。我们发现石墨烯$p-n$结产生的光电流可以用能量耗散率$C dT/dt=-A(T^3-T_l^3)$很好地描述，其中热容为$C=αT$，$T_l$为基础晶格温度。这些结果与无无序石墨烯系统中电子-声子发射的预测不一致，但与最近的无序增强超碰撞（SC）冷却机制的预测非常吻合。我们发现，SC模型提供了一个完整的和统一的图片附近的费米能级的能量损失在宽范围内的电子（15至$\sim$ 3000 K）和晶格（10至295 K）的温度调查。
2012-07-05 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
Hot-carrier photocurrent effects at graphene-metal interfaces
石墨烯的光激发导致一系列有趣的现象，其中一些可以在基于石墨烯的光电子器件中利用。特别地，具有升高的电子温度的电子分布的高效且超快的生成以及在破介界面处的光热电电压的伴随生成对于光感测和光捕获是感兴趣的。在这里，我们实验研究了石墨烯-金属界面处产生的光电流，重点是时间分辨光电流，光子能量，费米能量和光偏振的影响。我们表明，一个单一的框架的基础上光热电光电流的产生解释了所有的实验结果。
2014-11-20 cond-mat.mes-hall
Observation of chiral photocurrent transport in the quantum Hall regime in graphene
光激发为研究量子霍尔系统中的非平衡物理提供了强有力的工具。此外，与光激发电荷携带的长度尺度之间的本地探针和全球运输测量。在这里，我们调查的非平衡物理的光激发载流子在石墨烯通过光电流测量在整数量子霍尔制度。我们观察到光电流随费米能级的变化而振荡，揭示了朗道能级的量子化，并且发现光电流的振荡随费米能级的变化而不同.我们的观察定性同意的模型，假设光电流是占主导地位的手性边缘输运的非平衡载流子。我们的实验结果是一致的电子和空穴的手征是相同的费米能级远离狄拉克点，而相反的狄拉克点附近时。
2019-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Evidence for Interlayer Electronic Coupling in Multilayer Epitaxial Graphene from Polarization Dependent Coherently Controlled Photocurrent Generation
迄今为止，大多数在C面SiC上的多层外延石墨烯的实验研究表明，由于旋转堆叠，不同层的电子态是解耦的。我们测量了外延石墨烯中的三阶非线性张量，作为探测层间电子耦合的一种新方法，通过研究相干控制光电流的太赫兹发射作为光泵和太赫兹光束偏振的函数。我们发现，预期从完美的非耦合层，即一个单一的石墨烯片的相干控制太赫兹发射的偏振依赖性，没有观察到。我们假设，所观察到的角度依赖性来自层之间的弱耦合;角度依赖性的模型计算将多层结构作为具有可变层间耦合的独立双层的堆叠来处理，定性地再现了偏振依赖性，为耦合提供了证据。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Double circular dichroism high harmonic spectroscopy: An ultrafast probe for topological photocurrents
University of Applied Sciences Koblenz（科布伦茨应用科学大学）；Technion Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
本文提出双圆二色高阶谐波光谱作为研究拓扑材料超快动力学的全新方法，通过操控泵浦和探测光的旋向，分离体态与边缘态对光电流的贡献，为拓扑物理应用提供新工具。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Femtosecond photocurrents by the Dresselhaus bulk spin-galvanic effect in an inversion-asymmetric ferromagnet
我们研究超快光电流薄膜的模型铁磁金属体反转对称性破缺，半金属Heusler化合物NiMnSb，激发光泵浦脉冲与光子能量为1.55 eV。值得注意的是，在样品的磁化方向M，所有的光电流被发现是一个与Rashba和Dresselhaus型对称性的分量的叠加。我们对Dresselhaus体光电流的解释如下：泵浦引起的电子加热引起自旋μ s的过剩||M，其将自旋角动量转移到具有Dresselhaus型自旋动量锁定的状态。由此产生的电荷电流通过动量弛豫在10 fs的时间尺度上弛豫，因此准瞬时地跟随μ s。μ_s的弛豫是由电子的冷却决定的，而不是由半金属的自旋-晶格弛豫决定的。我们的研究结果增加了Dresselhaus自旋电流效应（SGE）的超快自旋电荷转换现象。他们指出了一条更有效的自旋电子太赫兹发射器和探测器的基础上体积缩放的散装SGE。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Imaging ultrafast carrier transport in nanoscale devices using femtosecond photocurrent microscopy
一维纳米器件，如半导体纳米线（NW）和单壁碳纳米管（SWNT），由于其在未来高速电子、光电子和传感器件中的潜在应用而被广泛研究。为了克服当前对当代器件速度的限制，研究具有超短时间尺度的载流子动力学是开发高速器件所必需的主要步骤之一。在本研究中，我们使用扫描光电流显微镜和时间分辨泵浦-探测技术相结合，可视化纳米器件中的超快载流子动力学。我们研究了载流子在一个金属电极附近产生的渡越时间，随后基于漂移和扩散运动向相反的电极传输。载体动力学已被测量为各种工作条件。特别是，从渡越时间中提取的载流子速度对于更大的负栅极偏压增加，因为肖特基势垒处的场强增加。
2014-06-02 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Substrate Sensitive Mid-Infrared Photoresponse in Graphene
我们报告中红外光电流光谱的石墨烯纳米阵列上的二氧化硅显示双重签名的基板相互作用。首先，石墨烯等离子体激元和介电表面极性声子的混合极化激元模式在石墨烯中产生热光电流，其具有可通过栅极电压、纳米晶宽度和光偏振来调谐的光谱特征。其次，激发与衬底相关的声子极化激元，这间接加热石墨烯，导致具有固定光谱特征的石墨烯光电流。其他常用衬底的模型表明，石墨烯红外光电探测器的响应度可以通过选择衬底来定制特定的中红外频带。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent in a visible-light graphene photodiode
我们计算了一个干净的石墨烯样品中的光电流，该样品通常被单色电磁场照射并受到阶跃状静电势的影响。我们认为光子能量$\hbarΩ$，显着超过势垒的高度，是在最近的实验与石墨烯为基础的光电探测器的情况。光电流来自于电子对光子的共振吸收，并且随着比率$\hbarΩ/U_0$的增加而减小。它受背景栅极电压的影响很小，并且取决于光偏振，如$\propto\sin^2γ$，$γ$是电势和偏振平面之间的角度。
2011-02-03 cond-mat.mes-hall
Two-color laser control of photocurrent and high harmonics in graphene
本研究通过数值求解量子主方程，全面探究了石墨烯中双色激光驱动的光电流与高次谐波产生，发现通过调节激光参数可定量控制二者，并揭示了其动力学对称性机制。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Probing the formation of dark interlayer excitons via ultrafast photocurrent
本文开发了时间分辨超快光电流技术（trPC），利用其非线性特性探测光学暗激子的形成动力学，成功在MoS$_2$/MoSe$_2$异质结构中测量了层间激子的形成时间，并揭示了载流子动力学与层间输运规律。
2023-02-28 cond-mat.mes-hall
Hot Carrier Transport and Photocurrent Response in Graphene
石墨烯中强的电子-电子相互作用预计将通过吸收单个光子而产生多重激发。我们发现，载流子倍增对光电流响应的影响是通过非常低效的电子冷却来增强的，从而导致大量的热载流子。热载流子介导的能量传输占主导地位的光响应，并体现在量子效率，可以超过统一，以及在一个特性的光电流的依赖于栅极电压。多个光电流符号的图案作为栅极电压的函数而改变，提供了热载流子主导的传输和载流子倍增的指纹。
2011-09-17 cond-mat.mes-hall
Ultrafast photo-thermoelectric currents in graphene junctions in the mid-infrared
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 for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；TUM School of Natural Sciences, Department of Chemistry and Atomistic Modeling Center, Munich Data Science Institute, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学自然科学学院化学系与原子模拟中心、慕尼黑数据科学研究所）；Two-Dimensional Crystal Consortium, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学二维晶体联盟）；Department of Materials Science and Engineering, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系）；Department of Chemistry, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学化学系）；Department of Physics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理系）；Department of Engineering Science and Mechanics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学工程力学系）
研究石墨烯结在远红外波段的超快光电流特性，揭示了光热电效应主导行为及载流子弛豫时间随波长变化的机制。
2026-03-13 cond-mat.mes-hall
Near-field photocurrent nanoscopy on bare and encapsulated graphene
利用石墨烯的光电器件已经展示出独特的能力，这是传统技术难以实现的。但在材料质量和均匀性方面的要求非常苛刻。迈向高性能器件的一个主要障碍是石墨烯特性的纳米级变化，这强烈影响了宏观器件的行为。在这里，我们提出并应用光电纳米显微镜来局部测量石墨烯器件的光学和电子特性。这是通过将扫描近场红外纳米显微镜与电子器件读出相结合来实现的，允许在数十纳米的长度尺度上进行红外光电流映射。我们应用这种技术来研究空间载流子密度分布和局部热电性能的边缘和晶界的影响。此外，我们表明，该技术也可以应用于封装的石墨烯/六方氮化硼（h-BN）设备，在那里我们观察到强大的电荷积累的边缘附近，也解决了这个问题的设备解决方案。该技术能够对广泛的常见石墨烯器件进行纳米级表征，而无需特殊的器件架构或侵入性石墨烯处理。
2015-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Photocurrent generation in solids via linearly polarized laser
提出用一对线偏振激光脉冲在普通和拓扑材料中产生光电流的通用方法，研究了基频与二次谐波脉冲的相互作用，发现弱二次谐波即可产生显著光电流，且结果可推广至石墨烯等二维材料。
2024-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dirac-point photocurrents due to photothermoelectric effect in non-uniform graphene devices
Q. Ma等人[1]最近报道了在具有非均匀几何形状的石墨烯器件中与电荷中性相关的强光电流，他们将其解释为在电荷中性下通过电子-电子碰撞的动量非弛豫性质增强的固有光响应。在这里，我们认为，载流子密度的梯度引起光电效应（PTE），该光电效应在电荷中性附近，即在pn结处强烈地达到峰值，并且由于边缘电容，这种pn结自然地出现在石墨烯器件的边缘处。使用已知参数，在存在电荷密度梯度的情况下的PTE效应预测了非均匀石墨烯器件中的光响应的符号、空间分布、栅极电压依赖性和温度依赖性，包括预测观察到的远离电荷中性的信号的符号变化，以及非单调的温度依赖性，这两者都不能通过石墨烯中的固有光电流来解释。我们提出了未来的实验，这可能会解开的PTE和固有的光电流在石墨烯器件的贡献。
2019-05-14 cond-mat.mes-hall
Nonlinear intensity dependence of terahertz edge photocurrents in graphene
我们报告的观察太赫兹辐射诱导的边缘光电流在石墨烯，这是非线性的强度。辐射强度增加到MW/cm $^2$导致光电流的复杂的非线性强度依赖性。非线性度受背栅电压、温度和辐射频率的控制。发展了非线性边缘光电流的微观理论。实验数据和理论的比较表明，光电流的非线性是由两种机制的相互作用，即直接带间光跃迁和Drude类吸收。两种光电流在高强度下饱和，但具有不同的强度依赖性和饱和强度。总光电流表现出复杂的符号交替强度依赖性。这两种光电流的饱和强度和振幅依赖于门电压，温度，辐射频率和极化的函数行为是在一个很好的协议与发达国家的理论。
2021-07-02 cond-mat.mes-hall
Helicity-dependent photocurrents in graphene layers excited by mid-infrared radiation of a CO$_2$-laser
本文报道了用CO $_2$激光器的中红外线激发石墨烯中螺旋度驱动的光电流的研究。用圆偏振辐射照射无偏的单层石墨烯片-在斜入射下-产生垂直于入射平面的电流，其符号通过切换辐射螺旋度而反转。我们表明，电流是由圆形$ac$霍尔效应和圆形光电流效应的相互作用。研究SiC衬底上生长的石墨烯层中的电流的频率依赖性，我们观察到电流在与SiC中的纵向光学声子相匹配的频率处呈现共振。
2011-05-31 cond-mat.mes-hall
Edge photocurrent in bilayer graphene due to inter-Landau-level transitions
我们报道了太赫兹辐射和磁场作用下双层石墨烯边缘光电流的共振激发。在朗道能级（LL）之间的带间（在低载流子密度下）和带内（在高密度下）跃迁中都观察到共振激发的边缘光电流。虽然带内LL跃迁可以追溯到经典回旋共振（CR）并产生强共振特征，但带间LL共振具有量子性质，并导致测量的光电流谱中的较弱特征。所观察到的功能的幅度和偏振特性与半经典理论的带内边缘光电效应，包括其Shubnikov-de-Haas振荡在低温下同意。
2021-02-24 cond-mat.mes-hall
Nano-photocurrent mapping of local electronic structure in twisted bilayer graphene
我们报告了一个相结合的纳米光电流和红外纳米显微镜研究的扭曲双层石墨烯（TBG），使访问本地电子现象的长度尺度短至20 nm。我们发现，光电流的变化标志在载流子密度跟踪本地超晶格态密度的TBG。我们使用这个属性来识别不同的局部扭转角的局部光电效应域。与光电流研究一致，红外纳米成像实验揭示了由扭曲角相关的带间跃迁主导的光学电导率特征。我们的研究结果提供了一个快速和强大的方法来映射TBG的电子结构，并建议类似的方法可以广泛应用于探测其他范德华异质结构中的莫尔超晶格的电子不均匀性。
2020-06-12 cond-mat.mes-hall
Unveiling the Miniband Structure of Graphene Moiré Superlattices via Gate-dependent Terahertz Photocurrent Spectroscopy
本文提出栅极依赖太赫兹光电流谱技术，探测石墨烯莫尔超晶格微带结构中的避免带交叉和微小能隙，并揭示非共振增强响应与体光电流机制，为低噪声太赫兹探测提供新平台。
2025-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Accurate Measurement of the Gap of Graphene/hBN Moiré Superlattice through Photocurrent Spectroscopy
与六方氮化硼（hBN）对齐的单层石墨烯在电荷中性点（CNP）处形成间隙。这种差距以前已经广泛研究了通过热活化测量的电输运。在这里，我们报告的石墨烯/hBN超晶格的CNP通过光电流谱研究的间隙大小的测定。我们展示了两种不同的测量方法来提取间隙大小。观察到的扭曲角小于1度的设备的最大值~ 14毫电子伏的间隙。这个值是显着小于从热活化测量得到的，但大于理论预测的单粒子间隙。我们的研究结果表明，晶格弛豫和适度的电子-电子相互作用的影响，可能会增加CNP的间隙在hBN/石墨烯超晶格。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall
Hexagonal network of photocurrent enhancement in few-layer graphene/InGaN quantum dot junctions
本文通过扫描光电流显微镜研究应变少层石墨烯/InGaN量子点结，发现光电流显著增强并呈现有序六角网络，揭示挠曲电效应诱导横向内建电场促进电子-空穴分离的机制，为应变二维材料的光电器件应用提供新思路。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall
Hyperbolic enhancement of photocurrent patterns in minimally twisted bilayer graphene
研究了扭曲双层石墨烯（TBG）的准周期莫尔条纹及其对电子性质的影响。在小扭转角$θ$下，由于原子重构，莫尔超晶格变形为分隔微米级AB和BA堆叠区域的窄畴壁网络。我们使用扫描探针光电流成像来解决发生在这些域壁的塞贝克系数的纳米级变化。所观察到的功能变得增强中红外频率的六方氮化硼（hBN），我们使用作为TBG基板，是光学双曲线的范围内。我们的研究结果说明了纳米光电流技术的新功能，探测纳米尺度的电子不均匀性的二维材料。
2021-03-22 cond-mat.mes-hall
Photocurrent in Bismuth Junctions with Graphene
我们报道了一种利用半金属铋纳米线阵列与石墨烯耦合的室温光电探测器。石墨烯的结构平坦性和高电子迁移率为未来几代电子材料展示了巨大的潜力。石墨烯与铋纳米线阵列耦合，由于光捕获而具有强吸收。作为半金属的铋（Bi）补充了石墨烯的无间隙和移动性特性。Bi还具有与半导体相当的长屏蔽长度（4 nm）。拉曼光谱用于表征石墨烯和Bi之间的电荷转移。所分析的光谱包括可见光（350 nm）到近红外（980 nm）以及电信波段（1550 nm）。由于界面处的光生载流子对的产生和转移，由界面内建场产生的光电流是鲁棒的，而不牺牲检测光谱。我们观察到一个幂律频率依赖性的光响应超过三个数量级的激发频率与扩散时间的广泛分布一致。这些关键性质可以使得石墨烯与Bi的结能够应用于检测器和光捕获应用中。
2017-09-15 cond-mat.mes-hall
Magnetic injection photocurrents in valley polarized states of twisted bilayer graphene
Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Department of Physics, Columbia University（哥伦比亚大学物理系）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯基克，巴斯克科学基金会）
本研究通过谷极化打破时间反演对称性，揭示了双层石墨烯中磁注入光电流的产生机制，用于区分不同自旋-谷极化场景。
2025-11-26 cond-mat.mes-hall
Photocurrent-based detection of Terahertz radiation in graphene
石墨烯是开发太赫兹（THz）辐射探测器的一种有前途的候选材料。Dyakonov和Shur的一种众所周知的检测方案利用了场效应晶体管（FET）中等离子体波的限制，由此响应于THz场生成直流光电压。该方案已经在石墨烯FET中进行了实验研究[L. Vicarelli等人，自然垫11，865（2012）]。在寻求具有更好的信噪比的器件时，我们从理论上研究了在石墨烯FET中产生直流光电流的等离子体波光电探测器。当入射辐射的频率与FET通道中等离子体波的基频的偶数倍相匹配时，整流电流的特征是符号的特殊变化。我们的设备的单位带宽的噪声等效功率被证明是远远小于Dyakonov-Shur检测器在一个宽的光谱范围。
2013-10-02 cond-mat.mes-hall
Evidence for Extraction of Photoexcited Hot Carriers from Graphene
我们报告的非平衡热载流子提取石墨烯的栅极依赖的光电流研究的证据。与连续波激光激发相比，飞秒脉冲激光激发的扫描光电流表现出不寻常的门依赖性。功率依赖性研究进一步证实，在金属/石墨烯接触处提取的光载流子是非平衡热载流子。热载流子提取被发现是最有效的狄拉克点附近的载流子寿命达到最大。这些观测结果不仅为石墨烯的热载流子提取提供了证据，而且为石墨烯基热载流子光电子学的发展打开了大门。
2012-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contact morphology and revisited photocurrent dynamics in monolayer MoS2
二维（2D）层状过渡金属二硫属化物（TMD）已成为电子，光电子和谷电子应用的有前途的材料。最近的工作表明，光激发TMD的带隙和激子结合能的急剧变化与超快非辐射弛豫过程有效地加热晶格。这种现象尚未在光电子器件的上下文中考虑。我们解决了相应的超快光电导动力学内单层二硫化钼，并表明，热贡献占主导地位的整体光电导。我们进一步揭示，聚焦激光照射，如在许多标准的光电测量的二硫化钼，修改和退火的金属接触的形态。我们发现，一个结的演变与横向内置电场，虽然拉曼和光致发光光谱表明没有显着的变化，如晶体相变。我们强调了这种优化的器件如何在片上高频和THz电路中驱动超快电磁信号。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall
Visible and infrared photocurrent enhancement in a graphene-silicon Schottky photodetector through surface-states and electric field engineering
高效的石墨烯-硅（GSi）肖特基结光电探测器的设计需要详细了解的光响应的空间起源。扫描光电流显微镜（SPM）的研究已经进行了在可见光波长区域，其中由于硅的响应是占主导地位的。在这里，我们提出了比较SPM的研究，在可见光（$λ$ = 633 nm）和红外（$λ$ = 1550 nm）波长区域的GSi肖特基结光电探测器架构的数量，揭示了硅和石墨烯为主的响应，分别的光响应机制，并证明了静电对设备性能的影响。与石墨烯-硅结的本体相比，石墨烯边缘处的局部电场增强导致光响应增加十倍以上。这种石墨烯边缘的有意设计和图案化被证明是提高器件整体光响应的有效策略。补充模拟和建模阐明了观察到的效果，并强调了在器件设计中考虑石墨烯的形状和图案以及器件几何形状的重要性。
2019-01-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Optical and photogalvanic properties of graphene supperlattices formed by periodic strain
从理论上研究了周期应变作用下石墨烯超晶格的形成。结果表明，电子能谱由超晶格布里渊区边界处的圆锥折叠所形成的微带组成，该超晶格布里渊区具有很窄的反交叉区。直接的interminiband跃迁下的光吸收被证明是依赖于频率和二向色性。掺杂的石墨烯超晶格表现出巨大的吸收二向色性。非对称石墨烯超晶格充当量子棘轮，允许在吸收垂直入射光时产生光电流。计算了不同非对称性掺杂超晶格的螺旋度相关光电流谱。
2011-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic drag photocurrent in graphene at extreme nonlocality
通常认为，在具有中心对称晶格的二维系统中，光电流产生于结构不均匀处，例如pn结。在这里，我们研究了与驱动电磁场的不均匀性相关的光电流产生的替代机制，称为“等离子体阻力”。它与从场到传导电子的直接动量转移相关联，并且可以由非局部非线性电导率$σ^{(2)}({\bf q},ω)$表征。通过建立一个充分考虑非局域性的非线性电导率的经典动力学模型，证明了当波相速度与电子费米速度一致时，非局域性电导率会共振增强。这种增强被解释为电子和波之间的相位锁定。我们讨论了一个可能的实验，其中非均匀场是由传播的石墨烯等离子体产生的，并找到了电流响应度与等离子体速度的上限。当波速接近费米速度时，该极限由共振生长的$σ^{(2)}({\bf q},ω)$和发散的电子动能之间的竞争设定。
2021-06-23 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Opto-Electronic and Thermal Tuning of Third-Harmonic Generation in a Graphene Field Effect Transistor
本文在hBN封装的石墨烯场效应晶体管中结合晶格温度、电子掺杂和全光学调谐，实现了三次谐波产生高达85%的调制深度及栅极可调超快动力学，为纳米尺度超快光学调制器、探测器和频率转换器设计提供了关键依据。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tailoring Photocurrent in Weyl Semimetals via Intense Laser Irradiation
本文提出利用强单色圆偏振激光脉冲在中心对称及非中心对称外尔半金属中产生超快光电流，并通过调控激光螺旋性和椭圆率实现对光电流的调节，拓展了外尔半金属在光电子与量子技术中的应用前景。
2023-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
