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
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
Hot carrier and hot phonon coupling during ultrafast relaxation of photoexcited electrons in graphene
我们研究，通过蒙特卡罗模拟器，热声子效应的光激发石墨烯的弛豫动力学和其定量的影响相比，考虑平衡声子分布。我们的多粒子方法表明，忽略热声子效应显着低估了光激发石墨烯的弛豫时间。热声子效应对于较高的激发脉冲能量和$1$与$3\times 10^{12} \mathrm{~cm}^{-2}$之间的光生载流子密度更为重要。声学谷间声子起着不可忽视的作用，发射的声子的波长限制了最大值（由载流子浓度决定）诱导较慢的载流子冷却速率。由于额外的冷却路径，在衬底上的石墨烯中固有声子加热被阻尼，热声子效应显示出与载流子密度的强烈的逆相关性。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall
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
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
Impact of ultrafast transport on the high-energy states of a photoexcited topological insulator
三维拓扑绝缘体（TI）中的超快动力学为将信息传输速度提高到比现代电子学快数千倍的频率开辟了新途径。然而，到目前为止，解开这些材料的亚皮秒动力学的散装和表面运输的确切贡献仍然是一个困难的挑战。在这里，使用时间和角度分辨的光电发射，我们表明，驱动TI从散装导电到散装绝缘运输制度允许选择性地打开和关闭的紧急通道之间的表面和散装的超快运输。因此，我们建立了超快运输的主要驱动机制之一，负责衰变的激发电子在原型TI激光激发。我们进一步展示了超快输运如何强烈影响激发态的热化和散射动力学，直到费米能级以上的高能量。特别是，我们观察到如何抑制传输通道导致的热化瓶颈，大大减缓了电子-空穴复合通过电子-电子散射。我们的研究结果铺平了道路，利用超快传输控制热化时间尺度在TI为基础的光电应用，并扩大了功能的TI作为本征太阳能电池。
2018-09-21 cond-mat.mes-hall
Photoexcited carriers transfer properties in a doped double quantum dots photocell
本研究针对掺杂双量子点光电池，通过评估多光子吸收过程中的输出电流、功率与效率，理论得出优化方法，发现掺杂相关结构参数及室温附近小幅升温可调控载流子输运性能，为该类光电池优化提供了路径。
2024-01-31 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Charge Migration in XUV Photoexcited Phenylalanine: a First-Principles Study Based on Real-Time Nonequilibrium Green's Functions
阿秒XUV脉冲辐照下分子中电荷的早期密度振荡发生在飞秒或亚飞秒时间尺度上。这种超快的电荷迁移过程是attoscience中的一个中心话题，因为它决定了分子结构的弛豫途径。超快电荷迁移的预测性量子理论应该包括分子的原子细节、电子相关性和由宽带宽XUV脉冲激活的大量电离通道。在这项工作中，我们提出了一个第一性原理非平衡格林函数方法满足所有三个要求，并将其应用到最近的实验上的光激发苯丙氨酸氨基酸。我们的研究结果表明，动力学相关性是必要的定量与实验数据的总体协议。特别是，我们能够捕捉到的瞬态振荡频率为0.15PHz和0.30PHz的空穴密度的胺基，以及它们的抑制和伴随的发展的一个新的振荡频率为0.25PHz后约14飞秒。
2018-03-15 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.chem-ph
Femtosecond Thermal and Nonthermal Hot Electron Tunneling inside a Photoexcited Tunnel Junction
电子纳米器件在超快速度下的有效操作需要理解和控制飞秒光脉冲产生的电流。金属纳米结中的超快激光感应电流可以来源于光助热电子隧穿或光波诱导隧穿。这两个过程都可以在飞秒到阿秒的时间尺度上驱动扫描隧道显微镜（STM）内的局部光电流，从而实现具有原子空间分辨率的超快STM。然而，金属纳米结的飞秒激光激发也导致瞬态热化电子分布的形成，但是热化热电子在时间尺度上的隧穿比电子晶格平衡更快还没有得到很好的理解。在这里，我们研究了超快电子加热和瞬态电子隧穿内的金属光激发隧道结及其在STM超快光电流的产生中的作用。通过太赫兹场诱导的超快光电流调制的宽带太赫兹脉冲的相位分辨采样使我们能够探测STM尖端内部的电子温度演化，并实时观察由于非热和热热电子分布引起的瞬时和延迟隧穿之间的竞争。我们的研究结果揭示了光致热电子隧穿的非热特性，并提供了一个详细的微观理解的热电子动力学内的激光激发隧道结。
2022-05-17 cond-mat.mes-hall
Terahertz radiation from accelerating charge carriers in graphene under ultrafast photoexcitation
我们研究了直流电场作用下石墨烯中超快光激发载流子的加速产生太赫兹辐射。我们的模型是基于计算的瞬态电流密度从依赖于时间的分布函数，这是确定使用玻尔兹曼输运方程内的弛豫时间近似。我们包括与时间相关的产生的载流子的泵浦脉冲通过求解的载流子产生率使用布洛赫方程的旋转波近似（RWA）。线性偏振泵浦脉冲在$k_x-k_y$平面中产生光激发载流子的各向异性分布。玻尔兹曼方程中的碰撞积分包括通过载流子-载流子散射导致载流子的\textit{thermalization}到晶格温度以上的有效温度的项，以及通过非弹性载流子-声子散射导致能量弛豫的\textit{cooling}项。辐射信号与瞬态电流密度的时间导数成比例。尽管石墨烯中的所有载流子的速度的大小是相同的，但是由于光激发载流子在外部电场中的速度的\textit{direction}以及光激发载流子的速度的\textit{cooling}在亚皮秒时间尺度上的变化，仍然存在来自光激发载流子的具有THz范围内的频率分量的发射辐射。
2016-07-08 cond-mat.mes-hall
Effect of Mn doping on ultrafast carrier dynamics in thin films of the topological insulator Bi2Se3
瞬态反射率（TR）测量在激光光子能量1.51 eV的间接表面间耦合拓扑绝缘体Bi 2-xMnxSe 3薄膜（12 nm厚）揭示了很强的依赖性的上升时间和初始衰减时间常数的光激发载流子密度和Mn含量。在未掺杂的样品（x = 0），这些时间常数是完全由电子-电子和电子-声子散射，分别，而在薄膜与x = 0.013 - 0.27超快载流子动力学完全控制由光激发电子捕获离子化Mn 2+受体和它们的二聚体。当x = 0.27时，薄膜的最短衰减时间（~0.75 ps）表明Mn掺杂的Bi 2Se 3薄膜在高速光电子器件中具有很大的应用潜力。使用拉曼光谱利用类似的激光光子能量（1.58 eV），我们表明，由于间接的膜间耦合，光激发电子捕获在散装增强狄拉克表面态的电子-声子相互作用强度。
2016-03-03 cond-mat.mes-hall
Microscopic theory to quantify the competing kinetic processes in photoexcited surface-coupled quantum dots
我们提出了一个独立的理论和计算框架，在量子点附近的平面界面的光激发动力学。通过第一性原理计算参数化的微观哈密顿量与简化的密度矩阵形式主义合并，该简化的密度矩阵形式主义允许预测量子点和电极之间的时间依赖的电荷和能量转移过程。在同等对待电荷和能量转移过程的同时，考虑了电荷突然跃迁对电极费米海的非微扰效应。我们说明的形式主义与计算的InAs量子点耦合到金[111]表面上的肖克利态，并用它来具体讨论在这些系统中可能的广泛的动力学及其对光伏系统和隧道结器件的影响。我们讨论了最近的实验分析这个框架的效用。
2013-03-17 cond-mat.mes-hall
Tuning a Schottky barrier in a photoexcited topological insulator with transient Dirac cone electron-hole asymmetry
狄拉克材料的出现使得在凝聚态物质中实现具有前所未有的输运性质的相对论费米子二维气体成为可能。超快光脉冲的光电导控制为电流和信息的传输开辟了新的前景。在这里，我们表明，在光激发的拓扑绝缘体的表面和体瞬态载流子动力学的相互作用可以控制光电导的一个重要参数-在狄拉克锥多余的电子和空穴之间的平衡。这可能导致热相对论费米子的强烈不平衡气体，其特征在于超过50 ps的令人惊讶的长寿命，以及高达100 meV的化学势的同时瞬态位移。这种瞬态狄拉克锥的独特性质使得可以用超快光脉冲调谐相对论纳米级肖特基势垒，这是传统光电材料不可能实现的。
2013-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Inertia of Resident and Photoexcited Carriers in Singly-Charged Quantum Dots
利用具有交替螺旋度的圆偏振光激发，可以研究大范围系统中的自旋动力学。自旋极化对螺旋度交替频率的依赖性，即自旋惯性效应，被用来研究单电荷（In，Ga）As/GaAs量子点中的自旋动力学，从而深入了解自旋的产生和积累过程.我们证明了$n$和$p$型量子点的自旋极化对外部磁场的依赖性分别具有特征性的V和M形状。这种差异与载流子自旋取向的微观机制不同有关。它使我们能够确定自旋动力学参数的基态和激发态的单电荷量子点。
2018-08-27 cond-mat.mes-hall
Ultrafast nonadiabatic electron dynamics in photoexcited C60: A comparative study among DFT exchange-correlation functionals
本文结合非绝热分子模拟与含时DFT方法，研究了C60分子的非辐射电子弛豫动力学，通过比较PBE、PBE0和B3LYP泛函，揭示了超快布居数动力学对未占据能带结构的普遍依赖性，为光谱探测和计算方法优化提供了依据。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus
The ultrafast dynamics and conductivity of photoexcited graphene at different Fermi energies
对于石墨烯的许多设想的光电应用来说，理解光激发后的亚皮秒载流子动力学以及对电导率的影响-光电导性是至关重要的。虽然这些主题已经使用各种超快实验和理论方法进行了研究，但关于光电导性的符号，额外电子-空穴对的产生和意义，特别是相关过程如何依赖于费米能量，已经提出了有争议和不完整的解释。在这里，我们提出了一个统一的和直观的物理图片的超快载流子动力学和光电导，结合光泵太赫兹探测测量的门可调石墨烯器件，使用玻尔兹曼方程的数值计算。我们区分两种类型的超快光致载流子加热过程：在低（平衡）费米能量（$E_{\rm F} \lesssim$ 0.1 eV的我们的实验）加宽的载流子分布涉及带间跃迁-带间加热。在更高的费米能量（$E_{\rm F} \gtrsim$ 0.15 eV）下，载流子分布的加宽涉及带内跃迁-带内加热。在某些条件下，对于低$E_{\rm F}$，可以产生附加的电子-空穴对（载流子倍增），而对于较高的$E_{\rm F}$，可以产生热载流子（热载流子倍增）。对于低（高）$E_{\rm F}$，所得光电导为正（负），这源于加热载流子分布对杂质屏蔽的影响，与主要由于杂质散射的DC电导率一致。这些见解的重要性突出的石墨烯光电探测器应用的影响的讨论。
2017-12-07 cond-mat.mes-hall
Super-diffusion of Photoexcited Carriers in Topological Insulator Nanoribbons
本文利用超快瞬态光电压显微镜研究锑掺杂 Bi2Se3 纳米带，发现光激发载流子在低温低浓度下呈现高达 800 cm²/s 的超扩散，并提出热载流子与激子凝聚机制解释。
2025-02-05 cond-mat.mes-hall
Transient Charge and Energy Balance in Graphene Induced by Ultrafast Photoexcitation
超快光学泵浦探测光谱测量单层石墨烯观察到显着的光学非线性。我们发现，强光激发的石墨烯单层与35 fs脉冲准瞬时建立了一个宽带，倒狄拉克费米子人口。光学增益出现，并直接表现在第一个200 fs的近红外区域的负电导率，其中受激发射完全补偿石墨烯层中的吸收损失。为了定量研究这种瞬态的，非常密集的光激发的Dirac费米子状态，我们构建了一个两个化学势模型，除了一个随时间变化的瞬态载流子温度高于晶格温度，描述人口反转电子态亚稳态的时间尺度上的几十飞秒产生的强激发脉冲。计算的瞬态光学电导率揭示了一个完整的漂白的吸收，这设置在脉冲传播的饱和密度。特别地，模型计算再现了在接近饱和状态下的较低频率下的负光学电导率，证实了在宽近红外窗口中观察到的飞秒受激发射和光学增益。
2013-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-photon excitation of quantum dots with a telecom band ultrafast fiber laser
我们演示了三光子激发量子点与锁模光纤激光器在电信波段工作。我们比较光谱和强度依赖性的荧光从一个和三个光子激发的市售的640 nm的量子点，使用372 nm的二极管激光器的单光子激发和116 fs的脉冲从锁模光纤激光器的中心波长为1575 nm的三光子激发。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nature of photoexcited states in ZnO-embedded graphene quantum dots
该研究理论设计嵌入ZnO的石墨烯量子点，结合稳定性、吸收光谱、Raman模式及激发态电荷分析，揭示ZnO含量对结构光电性质的影响及(ZnO)27C42宽带吸收机制。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Strain Influence on Optical Absorption of Giant Semiconductor Colloidal Quantum Dots
采用线性连续介质弹性力学方法模拟了球对称核壳结构的晶格失配应变场。分析了应变对核/壳/壳型大尺寸球形半导体量子点的能量结构和线性光吸收的影响。发现由涂层引起的光激发载流子的局域化在解释大的CdSe/CdS/ZnS和ZnTe/ZnSe/ZnS量子点的光学稳定性中起着重要作用。
2014-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic view on the ultrafast photoluminescence from photo-excited graphene
我们提出了一个联合的理论和实验研究的超快光致发光的光激发石墨烯。基于微观理论，我们揭示了两种不同的机制背后发生的光致发光：除了众所周知的非相干贡献驱动的非平衡载流子占领，我们发现了一个相干的部分，光谱移动的激发能。在我们的实验中，我们第一次证明了预测的外观和相干光致发光的光谱位移。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Field-driven Valley Polarization of Transition Metal Dichalcogenide Quantum Dots
本研究理论探讨了超短圆偏振光脉冲下过渡金属二硫属化物量子点的电子动力学，发现可产生超快谷极化，且其随量子点尺寸的变化因材料而异，呈现单调或非单调趋势。
2023-08-30 cond-mat.mes-hall
Revealing the phonon bottleneck limit in negatively charged CdS quantum dots
本研究通过理论与实验结合，在无空穴的带负电CdS量子点中揭示了声子瓶颈限制的电子冷却时间尺度约为100 ps，为热电子寿命上限和能量收集速率下限提供了直接证据。
2025-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sensitive detection of photoexcited carriers by resonant tunneling through a single quantum dot
我们表明，通过一个单一的能级的一个单独的量子点内的点的合奏共振隧道电流是强烈敏感的光激发空穴，成为约束在附近的点。这些空穴的存在降低了量子点状态的静电能，并以高开/关比（> 50）将载流通道从完全打开切换到完全关闭。该器件可以通过偏置电压脉冲复位。这些特性对于电荷敏感光子计数装置是有意义的。
2009-07-09 cond-mat.mes-hall
All-optical fluorescence blinking control in quantum dots with ultrafast mid-infrared pulses
光致发光（PL）不稳定性是一种普遍存在的现象，它会间接降低单个胶体量子点（CQD）的发光强度的时间稳定性及其整体的发光量子产率。尽管通过量子点结构及其环境的化学工程来减少闪烁的努力，闪烁仍然对量子点的应用构成障碍，特别是在生物学中的单粒子跟踪或单光子源中。在这里，我们展示了第一个确定性的全光学抑制量子点闪烁使用的可见光和中红外（MIR）激发的复合技术。我们发现，中等场超快MIR脉冲（5.5 $μ$ m，150 fs）可以切换发射从充电，低量子产率的“灰色”trion状态的“明亮的”激子状态在CdSe/CdS核壳量子点导致的QD强度闪烁显着减少。量子隧穿模拟表明，MIR场从具有降低的发射量子产率的trions去除多余的电荷，以恢复更高亮度的激子发射。我们的方法可以与现有的单粒子跟踪或超分辨率显微镜技术集成，而无需对样品进行任何修改，并转化为其他发射器呈现电荷诱导的PL谱，如金刚石和二维材料中的单光子发射缺陷。
2021-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ultrafast electric control of cavity mediated single-photon and photon-pair generation with semiconductor quantum dots
利用对腔中半导体量子点电子态的超快控制，我们提出了一种新的方法，实现了具有近乎完美不可逆性的单光子和具有近乎理想纠缠度的光子对的按需发射.我们的方案是基于光激发非共振腔模式，然后使用时间相关的量子限制斯塔克效应，然后允许腔共振发射的电子态的超快控制。我们的理论分析考虑到腔损耗机制，斯塔克效应，声子诱导的退相允许现实的预测有限的温度。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall
Multiphoton-pumped UV-Vis transient absorption spectroscopy of 2D materials: basic concepts and recent applications
本文综述多光子泵浦紫外-可见瞬态吸收光谱的原理与应用，用以揭示强场下二维材料界面调控的光激发载流子超快动力学。
2024-06-16 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Dynamics of Carrier Multiplication in Quantum Dots
提出了半导体量子点中载流子倍增超快动力学的量子动力学方法。我们研究了电子子带占据和时间分辨光学发射光谱中的潜在动力学，重点是光-物质和库仑相互作用之间的相互作用。我们发现之间的过渡性质不同的行为的载流子倍增，这是由相互作用引起的时间尺度和激发光脉冲的脉冲持续时间的比率控制。在短时间尺度上，即，在带内弛豫之前，这开启了检测载流子倍增的可能性，而不需要测量（多）激子寿命。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Ultrafast dynamics of coherences in the quantum Hall system
利用三脉冲四波混频光谱技术研究了量子霍尔系统的超快动力学。我们观察到显着的差异相比，未掺杂的系统，其中的2D电子气是不存在的。特别是，我们观察到一个大的非共振信号具有强烈的振荡。使用微观理论，我们表明，这些是由于多粒子相干光激发载流子和集体激发的二维电子气之间的相互作用。我们提取定量的信息，这些coherent的失相和干扰。
2006-07-21 cond-mat.mes-hall
Ultrafast single electron spin manipulation in 2D semiconductor quantum dots with optimally controlled time-dependent electric fields through spin-orbit coupling
我们从理论上研究了利用高频含时电场对二维半导体量子点中单个电子自旋进行超快操纵的可能性。通过自旋-轨道耦合激发电子自旋自由度，并且该过程可以通过静态磁场的存在来增强。我们使用量子最优控制理论来调整电场的时间分布，以实现最有效的操纵。该计划预测显着控制自旋操作的时间的顺序皮秒-超快的时间尺度，允许避免退相干的影响，如果这个计划是用来作为一种工具，用于量子信息处理。
2014-10-23 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Optical Control of Exciton Diffusion in WSe$_2$/Graphene Heterostructures Revealed by Heterodyne Transient Grating Spectroscopy
利用外差瞬态光栅光谱，研究揭示单层WSe$_2$/石墨烯异质结构中激子扩散显著增强且可超快光学调控，有效扩散常数达40 cm$^2$/s，为超快光电器件应用提供重要见解。
2024-04-26 cond-mat.mes-hall
Emergence and relaxation of an e-h quantum liquid phase in photoexcited MoS2 nanoparticles at room temperature
低维过渡金属二硫属化物（TMDC）材料以其独特的性能开创了光电子学和谷电子学的新纪元。这些系统中的光致动力学大多是从单个准粒子的角度研究的，包括激子，双激子，甚至是trions。它们的形成，演化和衰变。多体和激子动力学的作用，相关的集体行为，凝聚和激子间的相互作用仍然有趣，并寻求关注，特别是在室温下的情况下，这是相关的设备应用。在这项工作中，我们通过飞秒宽带瞬态吸收光谱证明了在室温下多层二硫化钼纳米颗粒中超快皮秒时间尺度上意外的电子-空穴量子液相的形成和衰减。我们的研究揭示了完整的动力学图像：初始的电子空穴等离子体，EHP，凝聚成量子电子空穴液体，EHL，相位通常持续长达10 ps，揭示了其鲁棒性，之后系统通过声子衰减。
2023-03-07 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.chem-ph
Ultrafast optical rotations of electron spins in quantum dots
在比相干时间短得多的时间尺度上对量子比特进行相干操纵是量子信息处理的关键前提。量子点（QD）中的电子自旋对于量子比特的实现特别有吸引力。近年来，已经开发了用于自旋初始化和读出的有效光学方法。已经证明了微秒范围内的自旋相干时间，因此非常希望通过皮秒光脉冲进行自旋控制。然后，可以执行大量的自旋旋转，同时保持相干性。剩下的一个主要挑战是以高保真度演示这种旋转。在这里，我们使用的量子点电子自旋的系综聚焦成少数的进动模式的磁场通过周期性的光泵。我们证明了超快的光学旋转的自旋在皮秒时间尺度上的任意轴使用激光脉冲作为控制领域。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall
Squeezed hole spin qubits in Ge quantum dots with ultrafast gates at low power
平面锗异质结构中的空穴自旋量子比特是可扩展量子计算机的前沿平台之一。在这些系统中，自旋轨道相互作用允许有效的全电量子位控制。我们提出了一个最小的设计修改的平面设备，增强这些相互作用的数量级，并使低功耗超快量子比特操作在GHz范围内。我们的方法是基于一个不对称的潜力，强烈挤压量子点在一个方向上。这种约束诱导的自旋轨道相互作用不依赖于器件的微观细节，如生长方向或应变，并且可以在最先进的量子位中按需打开和关闭。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast, polarized, single-photon emission from m-plane InGaN Quantum Dots on GaN nanowires
我们展示了嵌入在GAN纳米线侧壁上的自组装m面InGaN量子点（QD）的单光子发射。结合电子显微镜，阴极射线发光，时间分辨微PL和光子自相关实验给出了一个全面的量子点的结构和光学性能的评估。量子点在100 K温度下表现出反聚束发射，在5 K温度下测得的自相关函数为g^2（0）= 0.28（0.03）。对统计上显著数量的QD的研究表明，这些m-平面QD表现出非常快的辐射寿命（260 +/-55 ps），这表明比先前报道的任何c-平面和a-平面QD都更小的内部场。此外，观察到的单光子几乎完全线性偏振，垂直于晶体学c轴，线性偏振度为0.84 +/- 0.12。这种InGaN量子点纳入纳米线系统满足许多要求的实施到量子信息系统，并可能打开大门，全新的设备概念。
2016-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Ultrafast spin polarization control of Dirac fermions in topological insulators
三维拓扑绝缘体（TI）的特征在于自旋极化的Dirac-cone表面态，其通过时间反转对称性而免受背散射。利用飞秒光脉冲控制拓扑表面态（TSS）的自旋极化为在超快时间尺度上产生和操纵无耗散表面自旋电流开辟了新的前景。使用时间，自旋和角度分辨光谱，我们直接监测的第一次的超快响应的自旋极化的光激发TSS圆偏振飞秒脉冲的红外线。我们实现了瞬态面外自旋极化的全光开关，其弛豫时间约为1.2 ps。我们的观察建立了超快光学控制的自旋极化狄拉克费米子在TI的可行性，并铺平了道路，在极限速度的新optospinelectronic应用。
2015-05-11 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Coherent Manipulation of Trions in Site-Controlled Nanowire Quantum Dots
基于固态平台的大规模量子处理器的物理实现受益于定位在规则阵列中的量子比特的实现。自组装量子点被公认为量子光学和量子信息处理的有前途的候选者，但它们是随机定位的。另一方面，位点控制的量子点生长在预定义的位置，但尚未被充分开发以用作量子信息处理的平台。在这封信中，我们演示了由带电的位控纳米线量子点的单自旋/三振子态形成的量子比特的全光学超快完全相干控制。我们的研究结果表明，纳米线中的位点控制量子点是带电激子量子比特的有前途的宿主，并且这些量子比特可以以与随机定位的量子点样品中所证明的相同的方式被干净地操纵。我们的研究结果表明，在过去15年中进行的许多相关激子量子比特实验可能在更具可扩展性的站点控制系统中工作得很好，这使得它们非常有希望实现量子硬件。
2017-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppression of exciton dephasing in quantum dots through ultrafast multipulse control
我们研究了Viola和Lloyd [Phys. Rev. A 58，2733（1998）]开发的方案在基于激子的自组装量子点量子计算中控制退相的有用性和可行性。我们证明了通过施加一个简单的周期性控制脉冲序列，可以显著增强受声子诱导的退相作用的受限激子量子比特的光学相干性。量子点的形状对退相特性有显著影响。值得注意的是，我们发现，具有为实现量子计算而优化的参数的量子点是最容易受到失相影响的，然而周期性去耦对于这种类型的量子点是最有效的。我们还表明，电场的存在下，这是一个必要的成分，许多激子为基础的量子计算计划，可以进一步提高控制效率。我们的研究结果表明，动态解耦可能是一种方法的选择，在量子算法的空闲阶段的激子量子比特的鲁棒存储。
2008-03-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast Auger spectroscopy of quantum well excitons in a strong magnetic field
从理论上研究了量子阱激子在垂直磁场中的超快非线性光学响应。我们解决的多体相关性起源于朗道能级（LL）之间的电子散射的作用。在线性光学响应中，如果磁场足够强，则涉及LL间跃迁的过程被抑制。然而，在非线性响应，俄歇过程涉及两个光激发电子的LL间散射仍然未被抑制。研究表明，在强磁场中，俄歇散射在相干激子动力学中起主导作用。我们进行了数值计算的三阶四波混频（FWM）偏振，其中包括俄歇过程非微扰。我们发现，LL间散射导致强烈的增强和振荡的负时间延迟的四波混频信号。这些振荡表示通过俄歇过程彼此相关的光学非活性双激子状态之间的量子拍频。
2004-05-01 cond-mat.mes-hall
Ultrafast optical generation of coherent phonons in CdTe1-xSex quantum dots
我们报告的相干光学声子的脉冲产生嵌入在玻璃基质中的CdTe 0.68Se 0.32纳米晶体。利用飞秒激光脉冲进行泵浦探测实验，通过调节激光中心能量使其与纳米晶体的吸收边共振。我们确定两个纵向光学声子，一个纵向声学声子和第四模式的混合横-横性质。作为激光中心能量的函数的光学声子的振幅表现出共振，该共振由基于脉冲受激拉曼散射的模型很好地描述。相干声子的相位揭示了不同模式之间的耦合。在低功率密度激发下，光学相干声子的频率偏离从自发拉曼散射获得的值。这种行为归因于电子杂质状态的存在下，修改的介电函数，从而，红外活性声子的频率。
2003-10-20 cond-mat.mes-hall
Ultrafast supercontinuum spectroscopy of carrier multiplication and biexcitonic effects in excited states of PbS quantum dots
利用超快光谱分辨超连续谱瞬态吸收（SC-TA）研究了PbS量子点中多激子的布居动力学。我们同时探测的前三个激子跃迁在一个广泛的光谱范围。瞬态光谱表明，在1S_h-1S_e跃迁中存在一级吸收漂白，在1P_h-1P_e跃迁中存在二级吸收漂白和光诱导吸收带。我们还报道了单光子禁戒1 S_{h,e} -1 P_{h,e}跃迁的证据。在低吸收光子数（~ 10^-2）的限制下，在泵浦能量为半导体带隙的2 ~ 4倍时，我们通过对一阶和二阶漂白的分析，研究了载流子倍增（单个吸收光子的多激子）的特征< N_{abs} >。的多激子产生效率进行了讨论，无论是在宽带全球拟合和早期到长时间的瞬态吸收信号之间的比率。布居动力学分析表明，由于双激子布居的漂白峰相对于单个激子的红移，表明正的结合能。
2011-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ultrafast spin initialization in a gated InSb nanowire quantum dots
提出了一种快速、精确的静电量子点中单个电子自旋初始化方法。该点是在纳米器件中创建的，该纳米器件由催化生长的锑化铟（InSb）纳米线和附近的栅极组成，控制电压施加到该栅极。首先，我们将任意自旋的单个电子插入导线。自旋的操作使用由电场引起的Rashba自旋-轨道相互作用来执行。首先，施加到横向栅极的单个电压脉冲用于将电子波包分裂成具有相反自旋取向的两个部分。接下来，施加到其余栅极的另一电压脉冲使两个部分的自旋在相反方向上旋转$π/2$。这样，最初相反的自旋部分最终指向相同的方向，沿着量子线的轴。因此，我们在预定义的方向上设置自旋，而不管其初始方向。这是在小于$60\,\mathrm{ps}$的时间内实现的，而不使用微波、光子或外部磁场。
2018-12-22 cond-mat.mes-hall
Theory of ultrafast exciton dynamics in the Quantum Hall system
本文讨论了量子霍尔系统中激子的超快非线性光学响应理论。我们的理论集中在低能量集体电子激发的冷，强关联，二维电子气（2DEG）的基态中存在的作用。它考虑到基态电子相关和泡利交换和相互作用的光激发激子和集体激发之间的影响。我们的提法解决了初始相干政权，其中的动力学是由激子和2DEG极化，和随后的非相干政权，占主导地位的人口dynamics.We描述非马尔可夫记忆，退相，相关效应和非线性激子杂交由于非瞬时相互作用。我们确定了签名的相干朗道能级间磁等离子体激元（MP）的时间分布的三脉冲时间积分的四波混频信号在初始相干制度。
2005-08-12 cond-mat.mes-hall
Light-induced quantum tunnelling current in graphene
该研究利用超快激光脉冲在常温常压下于石墨烯光电晶体管中实现光致量子隧穿电流，展示了630阿秒级电流开关，并通过控制光激发载流子密度增强电导率，进而演示了逻辑门，为超快光电子学与光学量子计算提供了可立即集成的技术路径。
2024-07-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Tunable Ultrafast Dynamics of Antiferromagnetic Vortices in Nanoscale Dots
本文提出在重金属包围的反铁磁纳米点中利用界面DMI稳定THz频段涡旋态，并通过反铁磁连接实现涡旋间相干耦合，为高密度存储、超快逻辑器件和THz信号发生器提供新途径。
2024-04-28 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium spin noise in a quantum dot ensemble
本文从理论和实验上研究了在外加光激发载流子扰动下单电荷自组装量子点中的自旋噪声。理论描述考虑了量子点系统中载流子的产生和弛豫。自旋噪声的测量下的应用上述势垒激发的数据很好地再现了开发的模型。我们的分析表明，在量子点的空穴和电子的充电动力学的强烈差异。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall
Ultrafast optical control of entanglement between two quantum dot spins
两个量子比特之间的相互作用使纠缠成为可能，这种两粒子相关性是量子信息科学的核心。在半导体量子点中，许多工作集中在使用光学技术演示单自旋量子比特控制。然而，两个自旋量子比特的纠缠的光学控制仍然是从单个量子比特扩展到成熟的量子信息平台的主要挑战。在这里，我们将垂直堆叠量子点的进展与超快激光技术相结合，以实现对两个电子自旋纠缠态的光学控制。每个电子都在一个单独的InAs量子点中，自旋通过隧穿相互作用，其中隧穿速率决定了纠缠操作的执行速度。这里实现的双量子位门速度比其他系统快一个数量级。这些结果证明了光控量子点自旋在多量子比特系统中的可行性和优势。
2010-07-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dielectric control of ultrafast carrier dynamics and transport in graphene
Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Debye Institute for Nanomaterials Science, Utrecht University（乌得勒支大学德拜纳米科学研究所）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所（ICN2，西班牙高等科学研究委员会和巴塞罗那独立科学与技术基金会））；School of Physics and Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文学学院）；Department of Applied Physics, TU Eindhoven（埃因霍温理工大学应用物理系）
研究通过调控石墨烯的介电环境，控制超快载流子动力学与输运，提升光电探测器性能。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall
