Bi2Se3 Growth on (001) GaAs Substrates for Terahertz Integrated Systems
太赫兹（THz）技术由于其在气体传感、生物系统的非电离成像、安全和国防等领域的广泛应用而备受关注。迄今为止，科学家们已经使用了不同种类的材料来实现不同的THz功能。然而，要组装片上THz集成系统，我们必须了解如何集成这些不同的材料。在这里，我们探讨了Bi 2Se 3的生长，一种拓扑绝缘体（TI）材料，可以作为THz集成器件中的等离子体激元波导，在技术上重要的GaAs（001）衬底。我们探索表面处理，并发现原子级光滑的GaAs表面是实现高品质的Bi 2Se 3薄膜的关键，尽管相对较弱的膜/衬底相互作用。计算表明，Bi_2Se_3/GaAs界面可能是硒终止的，没有证据表明Bi_2Se_3和衬底之间的化学键合。这些结果是集成范德华材料与传统的半导体衬底的指导，并作为实现片上太赫兹集成系统的第一步。
2022-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Carrier dynamics in ion-implanted GaAs studied by simulation and observation of terahertz emission
我们研究了砷离子注入GaAs的太赫兹（THz）辐射的实验和三维载流子动力学模拟。通过对砷离子（1和2.4MeV）进行多能重氮化和随后的热退火，在体GaAs样品的光吸收深度上形成了均匀密度的空位。在一系列太赫兹辐射实验中，发现当离子注入剂量从10^13增加到10^16 cm-3时，峰值太赫兹功率的频率从1.4增加到2.2THz。我们使用了半经典的超快载流子动力学的蒙特卡罗模拟重现和解释这些结果。通过考虑载流子在中性和带电杂质处的散射以及载流子在缺陷处的俘获，将离子诱导损伤的影响包括在模拟中。较高的空位浓度和较短的载流子捕获时间都有助于较短的模拟太赫兹脉冲，后者是更重要的实验现实的参数范围内。
2005-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz driven extremely nonlinear bulk photogalvanic currents in non-resonant conditions
我们报告的非共振双色场是圆偏振和共同旋转的材料驱动的体光电流的产生。非线性光电流具有完全可控的方向性和幅度，而不需要载波包络相位稳定或几个周期的脉冲，并且以远小于带隙的光子能量产生（减少光转换过程中的加热）。我们证明与从头计算的光电流产生机制是普遍的，并出现在缺口材料（硅，金刚石，氧化镁，hBN），在半金属（石墨烯），并在二维和三维系统。光电流依赖于子激光周期不对称的非线性响应，建立从周期到周期的导带填充相干。重要的是，光电流总是横向于共圆激光器的主轴，而不管材料的结构和方向（类似于霍尔电流），我们发现这源于驱动系统中的广义时间反演对称性。在高激光功率（~10^13 W/cm ^2）下，这种对称性可以被大量的电子激发自发地打破，这伴随着载波包络相位灵敏度和超快多体效应的出现。我们的研究结果是直接适用于有效的光驱动控制的电子，并提高子带隙体光伏效应。
2021-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Subnanosecond Ellipticity Detector for Laser Radiation (second version, extended)
两种类型的太赫兹激光辐射的室温探测器已被开发，允许在一个全电的方式来确定线偏振辐射的偏振面和椭圆偏振辐射的斯托克斯参数，分别。探测器的操作是基于低对称性半导体量子阱结构中的光电流效应。光电流效应在室温下具有纳秒时间常数，使得偏振检测器的高时间分辨率成为可能。
2008-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Nonequilibrium Carrier Distribution in Ge, Si and GaAs by Terahertz-pump--Terahertz-probe Measurements
我们比较了所观察到的强饱和的自由载流子吸收在n型半导体在300 K的太赫兹频率范围内时，单周期脉冲强度高达150 MW/cm 2。在锗的情况下，在中间太赫兹脉冲能量处发生吸收的小增加。通过时间分辨的太赫兹泵浦/太赫兹探测测量来监测自由载流子吸收的恢复。在短的探测延迟时间，锗的频率响应不能通过Drude模型拟合。我们把这些独特的现象Ge的动态过剩的高迁移率伽马导带谷。
2009-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Terahertz detection with delta-doped GaAs/AlAs multiple quantum wells
作者证明了选择性检测太赫兹辐射采用铍δ掺杂GaAs/AlAs多量子阱。在液氦温度下，在4.2- 7.3THz范围内，灵敏度可达1V/W。在光和电反射光谱中观察到的Franz-Keldysh振荡允许人们估计所研究的结构中的内置电场。结果发现，盖层区域中的电场强度可以从10 kV/cm变化到26 kV/cm，这取决于结构设计和温度。
2007-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Coherent phonon induced optical modulation in semiconductors at terahertz frequencies
原子和分子气体中的电子和振动非线性的相干调制的强烈的几个周期的脉冲已被用于高谐波产生的软X射线和阿秒制度，以及拉曼频率梳跨越多个倍频程从太赫兹到千兆赫的频率区域。原则上，由于固体和液体的高非线性极化率密度，可以有效地激发类似的高阶非线性过程。在本文中，我们证明了声子调制的光学指数的Si和GaAs的激发和探测附近的直接带隙，分别在~3.4 eV和~3.0 eV。利用10 fs激光脉冲激发Si（001）的纵光学（LO）声子和GaAs（001）的LO声子-等离子体激元耦合模，产生大幅度相干纵光学偏振，对反射的探测光进行有效的振幅和相位调制。在Si和GaAs中的振幅和相位调制的组合作用分别产生具有超过100和60 THz带宽的声子频率梳。
2013-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Strong coupling between a topological insulator and a III-V heterostructure at terahertz frequency
我们从理论上探讨了由拓扑绝缘体（TI）和III-V族异质结构组成的系统中强耦合的出现，使用基于散射矩阵形式主义的数值方法。具体而言，我们研究了太赫兹激发在由Bi $_{2}$ Se $_{3}$和GaAs材料组成的结构之间的相互作用。我们发现Bi $_{2}$ Se $_{3}$层和AlGaAs/GaAs量子阱之间的相互作用产生了新的混合模式，即Dirac等离子体声子-ISBT极化激元。这些混合模式的形成导致反交叉（光谱模式分裂），其幅度是耦合强度的指示。通过改变组成材料的结构参数，我们的数值计算表明，分裂的大小强烈依赖于掺杂水平和在AlGaAs/GaAs量子阱中的散射率，以及GaAs间隔层的厚度，该间隔层将量子阱结构从TI层分离。我们的研究结果揭示了材料和设备的参数需要获得实验观察到的签名强耦合。我们的模型包括一个额外的二维空穴气（2DHG）的贡献，预计将出现在Bi $_{2}$ Se $_{3}$ /GaAs界面，基于密度泛函理论（DFT）计算，明确占在界面处的原子终端的细节。在TI/III-V界面处的这种大质量2DHG的存在将狄拉克等离子体激元-ISBT极化激元的色散转移到更高的频率。相反，该界面处的阻尼率补偿了2DHG的影响。最后，我们观察到，在TI层的声子共振是至关重要的TI和III-V族材料的太赫兹激发之间的耦合。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of potential-inserted quantum wells in the near infrared and Terahertz ranges
我们提出了一个工程的GaAs/AlGaAs量子阱的光学特性，使用AlAs和InAs单层插入。基于扩展基sp 3d 5s * 紧束缚模型，定量研究了单层位置和阱厚度对带间和子带间跃迁的影响。插入的带间跃迁的效果进行了比较与现有的实验数据。至于子带间跃迁，我们表明，在GaAs/AlGaAs量子阱，包括两个AlAs和一个InAs插入，一个三能级{e1，e2，e3 }系统，其中的跃迁能量e3-e2是较低的和跃迁能量e2-e1大于纵向光学声子能量（36 meV），可以与e3-e2跃迁能量广泛可调通过太赫兹范围一起设计。
2016-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear optics of III-V semiconductors in the terahertz regime: an ab-initio study
我们从第一性原理计算了锌半导体非线性极化率$χ^{(2)}$的红外色散。在太赫兹频率下，非线性极化率不仅取决于纯电子响应$χ^{(2)}_{\infty}$，还取决于描述离子运动贡献的其他三个参数$C_1$、$C_2$和$C_3$。它们与TO拉曼极化率、二阶位移诱导的电介质的极化和三阶晶格势有关。与以前的理论相反，我们发现，机械非谐性（$C_3$）占主导地位的电非谐性（$C_2$），这是与最近的实验GaAs。我们预测，尖锐的最小值最近观察到的GaAs之间的$ω_{\rm TO}/2$和$ω_{\rm TO}$的二次谐波产生的强度不会发生其他几个III-V族化合物。
2006-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Origin of nonlinear photocurrents in chiral multifold semimetal CoSi unveiled by terahertz emission spectroscopy
本研究通过太赫兹发射光谱分析手性多重半金属CoSi的非线性光电导，明确了位移、注入等多种非线性光电流的起源与数值，验证了相关拓扑物理机制，为中红外光伏应用与定量光伏光谱研究提供了支撑。
2024-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Observation of Photoinduced Terahertz Gain in GaAs Quantum Wells: Evidence for Radiative Two-Exciton-to-Biexciton Scattering
我们在低温强垂直磁场中的GaAs多量子阱结构中观测到了太赫兹频率范围内的光致负电导或增益。增益是窄带的：它表现为一个尖峰（线宽$<$ 0.45 meV），其频率随施加的磁场而变化。增益具有圆极化选择规则：观察到强线的空穴回旋共振主动极化。此外，仅当激子$1s$态被填充时才出现增益，这排除了激子内跃迁是其起源。基于这些观察，我们提出了一个可能的过程，其中的太赫兹光子的受激发射发生，而两个自由激子散射成一个双激子在能量和角动量守恒的方式。
2020-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Use of Self-assembled Plasmonic Hole Arrays on AlGaAs/GaAs 2DEG for Large Area Terahertz Applicaton
等离子体探测器有可能提供一种快速光谱学方法，而不需要移动反射镜或光栅。先前的测量已经证明了基于等离子体激元激发的频率可调谐检测，然而这些装置要么是小面积的、偏振依赖的和/或需要电子束光刻。我们表明，大面积高灵敏度太赫兹等离子体探测可以实现使用自组装纳米球光刻。我们实现了覆盖4 mm^2探测器面积的亚微米特征尺寸网格。在80 K下的测量结果表明，由于盘晶格的耦合，随着孔径尺寸的减小，透射率的变化高达25%，并且出现了蓝移。我们的设备的谐振频率是半径的函数，而不是周期性。我们还证实了磁等离子体激元分散的设备。总之，我们发现，自组装网格的制造是一种快速和可靠的方法，在太赫兹范围内的等离子体器件。
2015-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic terahertz detectors based on a high-electron mobility GaAs/AlGaAs heterostructure
为了表征磁场（B）可调谐THz等离子体探测器，在液氦温度和高磁场下对在高电子迁移率GaAs/AlGaAs异质结构上制造的器件进行光谱实验。样品是门控的（曲折形状的门）或非门控的。通过太赫兹辐射产生的光电压的光谱作为在固定的太赫兹激发从太赫兹激光器的B的函数或作为在固定的B与傅立叶光谱仪的太赫兹光子频率的函数而获得。在第一类测量中，激发的磁等离子体激元的波矢由样品的几何特征定义。还发现磁等离子体激元谱依赖于门的几何形状，这给出了一个额外的参数来控制太赫兹探测器中的等离子体激发。傅立叶光谱显示出强烈的依赖性的回旋共振振幅上的传导带的电子填充因子内的电子气加热与太赫兹辐射的模型解释。这项研究允许定义的优点和限制的等离子体激元器件的基础上，高迁移率的GaAs/AlGaAs异质结构的太赫兹探测在低温和高磁场。
2014-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz radiation of jerk photocurrent
我们计算了GaAs，Si和铁电单层GeS，GeSe，SnS和SnSe的冲击电流张量。我们发现峰值的数量级为$10^{14}$ mA/V $^3$ s $^2$在GaAs和Si的可见能谱和一个数量级更大的单层GeS，GeSe，SnSe和SnS。我们表明，这个张量的详细知识和它的大值在单层GeS，GeSe，SnSe和SnS，使人们有可能预测的幅度和角度的偏振产生的强烈太赫兹脉冲的光电导开关和指向这些设备的替代功能的旋转。
2020-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A Tunable Terahertz Detector Based On Self Assembled Plasmonic Structure on a GaAs 2DEG
等离子体探测器有可能提供一种快速光谱学方法，而不需要移动反射镜或光栅。先前的测量已经证明了基于等离子体激元激发的频率可调谐检测，然而这些装置要么是小面积的、偏振依赖的和/或需要电子束光刻。我们表明，大面积高灵敏度太赫兹等离子体探测可以实现使用自组装纳米球光刻。我们实现了覆盖4 mm^2探测器面积的亚微米特征尺寸网格。在等离子体共振的基波，第三和第五谐波的吸收进行了观察。在80 K下的测量显示出25%的大的透射率变化。我们还证实了磁等离子体激元分散这个设备。在本文中，我们将讨论辐射阻尼效应的频率依赖性，影响增强吸收的高次谐波模式相对于基波。
2015-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effect of heteroepitaxial growth on LT-GaAs: ultrafast optical properties
低温外延生长的硅基砷化镓（LT-GaAs/Si）材料在太赫兹（THz）光电导天线方面具有潜在的应用前景。然而，异质外延生长的LT-GaAs/Si的晶体、光学和电学性质可能与半绝缘GaAs衬底上生长的晶体、光学和电学性质非常不同。在这项研究中，我们调查的光学性质的外延生长的LT-GaAs/Si样品，相比，在相同的衬底温度下生长的参考，并具有相同的层厚度。在LT-GaAs/Si中存在反相畴和一定的晶体取向差。从相干声子谱，本征载流子密度估计为~ $10^{15}$ cm $^{-3}$为任一样品。强等离子体阻尼也被观察到。载流子动力学，在高激发通量的时间分辨太赫兹光谱测量，揭示了样品之间的显着不同的响应。低于饱和时，两个样品都表现出所需的快速响应。在光通量为$\geq$ 54 $μ$ J/cm $^2$的情况下，参考LT-GaAs层显示出导致非指数行为的电子俘获态饱和，但LT-GaAs/Si保持双指数衰减。这种差异归因于LT-GaAs/Si异质外延生长过程中As-As和Ga-Ga键的形成，有效地导致了低得多的As相关电子陷阱密度。
2021-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Theory for shift current of bosons: Photogalvanic spin current in ferrimagnetic and antiferromagnetic insulators
我们从理论上研究了直流自旋电流的光学产生（即，自旋电流太阳能电池）在有序的反铁磁和亚铁磁绝缘体，最近的研究激发了激光驱动的自旋电流在非中心对称量子自旋链[H. Ishizuka和M. Sato，Phys. Rev. Lett. 122，197702（2019）]。利用磁振子的非线性响应理论，我们分析了线性极化电磁波（通常是太赫兹或千兆赫兹波）产生的直流自旋电流。考虑非中心对称的两个亚晶格磁体作为一个例子，我们发现一个有限的直流自旋电流电导率在$T=0$，其中没有热激发的磁振子存在，这是在相反的情况下的自旋电流，其中费米简并自旋子的光学跃迁起着至关重要的作用。我们发现，直流自旋电流电导率是不敏感的吉尔伯特阻尼，即，它可以被看作是由玻色子（magnon）携带的移位电流。我们的估计表明，$E\sim10^4-10^6$ V/cm的电场强度对于可观测的自旋电流是足够的。我们的理论指出，线极化的电磁波在非中心对称的磁性绝缘体中通常会产生直流自旋电流。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Orbital Kerr effect and terahertz detection via the nonlinear Hall effect
本研究针对无反演对称的非磁性材料，发现直流电流引发的非线性霍尔效应可诱导轨道驱动克尔效应与太赫兹整流电流，理论计算显示相关模型系统的克尔效率较高、太赫兹响应度良好。
2024-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Response of Field-Effect Transistors in Saturation Regime
我们报告的InGaAs/GaAs HEMT的宽带太赫兹响应工作在1.63太赫兹和室温深的饱和制度。我们证明，响应显示出线性增加的漏源电压（或漏偏置电流），并达到非常高的值高达170 V/W。我们还提出了在欧姆和饱和状态下都有效的唯象理论。
2010-04-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Nonlinear Charge Transport in InGaAs Nanowires at Terahertz Frequencies
我们探测GaAs/In0.2Ga0.8As核/壳纳米线在高电场下的电子输运性质，使用宽带太赫兹脉冲和峰值电场高达0.6 MV/cm的光泵/太赫兹探测光谱。光激发的载流子的等离子体共振表现出系统的红移和抑制其光谱权重的太赫兹驱动场超过0.4 MV/cm。这种行为归因于谷间电子散射，导致平均电子有效质量增加，并且在最高场下电子迁移率相应地降低约2倍。我们表明，有效质量的增加是不均匀的沿纳米线，主要发生在他们的中间部分，导致空间不均匀的载流子响应。我们的研究结果量化了GaAs基纳米线的非线性输运机制，并显示了其在太赫兹频率下工作的纳米器件的发展潜力。
2020-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz detection in a slit-grating-gate field-effect-transistor structure
我们制作了一种栅栅指间狭缝窄的InGaAs/GaAs场效应晶体管结构。在亚太赫兹频率范围内测量了这种结构的共振光电导响应。光响应峰的频率对应于结构通道中的等离子体共振的激发。所获得的响应度超过了先前报道的类似的等离子体太赫兹探测器的响应度两个数量级，这是由于狭缝光栅栅场效应晶体管结构中的入射太赫兹辐射和等离子体振荡之间的耦合增强。
2011-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-phase modulation of a single-cycle terahertz pulse by nonlinear free-carrier response in a semiconductor
我们演示了自相位调制（SPM）的单周期太赫兹脉冲在半导体中，使用体n-GaAs作为模型系统。SPM起因于太赫兹脉冲的电场中的自由电子的加热，导致等离子体频率的超快降低，并且因此导致材料的太赫兹范围介电函数的强烈修改。THz SPM直接在时域中观察到。在频域中，它对应于一个强的频率依赖性的折射率非线性的n-GaAs，被发现是积极的和消极的广泛的太赫兹脉冲频谱内，与零交叉点定义的电子动量弛豫率。我们还观察到了太赫兹脉冲的非线性光谱展宽和压缩。
2012-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Terahertz superlattice parametric oscillator
报道了一种GaAs/AlAs超晶格参量振荡器。它被微波场（功率为几mW）泵浦，产生三次谐波辐射（频率接近300 GHz）。活性超晶格的非线性是由于导电电子在超晶格平面上的布拉格反射造成的。的非线性理论表明，参数振荡应该是可能的频率以上10太赫兹。活性超晶格可能是预测的非常非线性太赫兹场的进一步研究的对象。
2005-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Time-Domain Magnetospectroscopy of a High-Mobility Two-Dimensional Electron Gas
利用太赫兹时域光谱技术结合磁场在高迁移率GaAs/AlGaAs二维电子气中观察到了回旋共振现象。由此，我们计算出磁导率张量的对角元素的实部和虚部，这反过来又使我们能够提取样品中电子的浓度、有效质量和散射时间。我们证明了超快太赫兹光谱的实用性，它可以恢复真正的线宽回旋共振的高迁移率（$>{10}^{6} \mathrm{cm^{2} V^{-1} s^{-1}}$）样品，而不受饱和效应。
2007-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong terahertz emission from superlattices via Zener tunneling
我们发展了一个全面的、简洁的理论来解释超晶格在宽范围的外加电场下的太赫兹（THz）辐射，对于GaAs/Al{0.3}Ga{0.7As超晶格，理论和实验之间表现出很好的一致性.具体来说，我们表明，增加电场增加太赫兹发射低场，然后减少发射的中场由于场致波函数本地化，然后增加发射在高场由于离域和齐纳隧道之间的微带。我们的理论表明，齐纳隧穿共振产生高太赫兹发射强度，并指出超晶格设计的改进。
2007-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced helicity-dependent terahertz emission in Dirac semimetal PtTe2 thin films
该研究利用可控面外Te空位梯度打破PtTe2对称性，产生巨大BCD并实现可调控的螺旋度依赖THz发射，为中心对称Dirac材料的非线性光电器件应用提供策略。
2024-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Rabi oscillations, coherent properties and model qubits in two-level donor systems under terahertz radiation
量子限制、磁场效应和与半导体中的施主杂质结合的电子的两个低位态的激光耦合可以用于相干地操纵两能级施主系统，以便为基于固态的量子计算机建立基本量子比特（qubit）的适当操作条件。在这里，我们提出了一个详细的理论计算下的阻尼拉比振荡和时间演化的1s和2p+施主态在体GaAs在外部磁场和太赫兹激光辐射的存在下，和它们对测量的光电流的影响。我们还详细介绍了可能的实验条件下，退相干是弱的，量子比特操作有效地控制。
2003-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Terahertz field-driven nonlinear Hall effect and other second order transport phenomena in two-dimensional tellurene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Purdue University（普渡大学）；Institute of High Pressure Physics, PAS（波兰科学院高压物理研究所）
研究二维碲烯中太赫兹场驱动的二阶非线性电子输运现象，包括NLHE等。通过研究太赫兹辐射激发的直流电流，发现电流与电场平方成正比且依赖方向，由多种贡献组合而成，建立了相关等效性，揭示了电流变化规律及源于微观机制。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transient terahertz spectroscopy of excitons and unbound carriers in quasi two-dimensional electron-hole gases
我们报告了一个全面的实验研究和详细的模型分析的太赫兹介电响应和密度动力学的激子和未结合的电子-空穴对在GaAs量子阱。以绝对单位给出了1 s与高能激子和连续谱能级之间激子内跃迁的复值太赫兹介电函数的简洁表达式。它密切地描述了共振产生的激子的太赫兹光谱。激子电离和形成进一步探讨，太赫兹响应表现出激子内和德鲁德功能。利用一个两个组件的介电函数，我们得到的基础激子和非束缚对密度。在电离状态下，发现与Saha热力学平衡，这提供了实验验证的两个组件的分析和密度标度极好的协议。在激子形成过程中，反过来，对动力学定量描述的Saha平衡，下面的载流子冷却动力学。此外，太赫兹衍生的动力学是一致的时间分辨发光测量比较。我们的研究为通过瞬态太赫兹光谱跟踪准二维电子空穴气体的电子对密度奠定了基础。
2009-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unified theory of the photovoltaic Hall effect by field- and light-induced Berry curvatures
The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）
本文提出了一种统一理论，描述了光伏霍尔效应中由场和光诱导 Berry 曲率共同作用的机制，并揭示了非磁性材料中的光电流增强效应。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Photocurrents in bulk tellurium
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Ioffe Institute（约费研究所）
研究本征碲中偏振近红外/太赫兹光电流，揭示了三种不同光电流来源，包括三阶光致电效应、横向线性光拖曳效应及磁场诱导线性和圆偏振光致电效应，并提出新的理论解释。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Simultaneous measurement of circular dichroism and Faraday rotation at terahertz frequencies using heterodyne detection
远红外系统测量全复法拉第角、旋转以及椭圆率，其前所未有的精度为10\，$μ$ rad/T。该系统在0.3 ~ 6 THz的光谱范围内对几条远红外激光线进行工作，产生的结果是10 ~ 310 K温度和$\pm$ 8 × 10 ~（-1）T磁场的连续函数。成功测量的材料包括GaAs 2-DEG异质结构，各种高温超导体，包括Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+x}$，Pr $_{2 - x}$ Ce $_{x}$ CuO $_4$和La $_{2-x}$ Sr $_x$ CuO $_4$，以及拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$的单晶。
2010-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.ins-det
Systematic investigation of THz-induced excitonic Rabi splitting
采用弱近红外和强太赫兹激发研究了（GaIn）As/GaAs量子阱中激子的拉比分裂。明显的反交叉行为的分裂峰观察到不同的太赫兹强度和失谐相对于内激子重空穴1 s-2 p跃迁。在中至高电场下，分裂变得高度不对称并且表现出显著的加宽。需要一个完全微观的理论来解释实验结果。与一个两级模型的比较揭示了更高的激子状态在升高的激发水平的重要性越来越大。
2013-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broadband Circular Polarization Time-Domain Terahertz Spectroscopy
光-物质相互作用是提供有关材料的基本信息的关键。即使在线性响应状态下，材料的光谱响应也将基态及其激发态的许多性质编码在其中。这些知识对于我们理解新型量子材料至关重要，线性光谱学的进一步改进和扩展将继续成为探索新物质状态的关键。我们报道了电磁波谱太赫兹范围内宽带圆偏振光谱的发展。我们利用最近的宽带四分之一波片的设计，基于菲涅尔菱形的概念，并使用它与偏振调制技术，以提供直接的信息材料的圆偏振太赫兹辐射的响应;一个新的能力在这里首次显示。作为这种技术的一个例子，我们研究了回旋共振的二维电子气从一个AlGaAs-GaAs量子阱。我们展示了这种技术将在新型量子材料的研究中带来的独特优势。
2019-09-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
An integrated mid-infrared, far-infrared and terahertz optical Hall effect instrument
我们报告的第一个集成的中红外，远红外和太赫兹光学霍尔效应仪器的发展，涵盖了超宽的光谱范围从3厘米$^{-1}$到7000厘米$^{-1}$（0.1-210太赫兹或0.4-870兆电子伏）。该仪器包括四个子系统，其中磁低温恒温器转移子系统使得磁低温恒温器子系统能够与中红外椭偏仪子系统和远红外/太赫兹椭偏仪子系统一起使用。这两个椭偏仪子系统可用作反射或透射模式的可变入射角光谱椭偏仪，并配备有多个光源和检测器。椭偏仪子系统以偏振器-样品-存储-分析器配置操作，允许访问归一化$4\times 4$ Mueller矩阵的左上$3\times 3$块。闭合循环磁低温恒温器子系统提供室温至1.4 K之间的样品温度和高达8 T的磁场，从而能够检测横向和纵向磁场诱导的双折射。讨论了中红外、远红外和太赫兹集成光学霍尔效应仪的理论背景和实际实现，以及光学霍尔效应数据的采集和相应的模型分析程序。作为示例，研究了在6 H-SiC上生长的外延石墨烯、碲掺杂的体GaAs样品和AlGaN/GAN高电子迁移率晶体管结构。所选的实验数据集显示了仪器的全光谱、磁场和温度范围，并展示了数据分析策略。从自由载流子在二维约束和体积材料的影响，以及量子力学效应（间朗道能级跃迁）的观察和讨论的例子。
2014-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant topological longitudinal circular photo-galvanic effect in the chiral multifold semimetal CoSi
镜像对称性或手性的缺失是在DNA和晶体固体等各种系统中发现的惊人自然现象的背后。当用圆偏振光照射具有拓扑保护能带简并的手性半金属时，出现了一个显著的例子。在正确的条件下，所产生的光电流中在光的偏振反转时切换符号的部分，称为圆形光电流效应，预计仅取决于基本常数。观察量子化的条件是非普适的，并且取决于材料参数和入射频率。在这项工作中，我们进行太赫兹发射光谱与可调的光子能量从0.2 eV - 1.1 eV的手性拓扑半金属CoSi。我们确定了一个大的纵向光电流峰值为0.4 eV，达到$\sim$ 550 $μA/V^{2}$，这是远远大于文献中报道的任何手性晶体中的光电流。使用第一性原理计算，我们建立的峰值起源于拓扑带交叉，达到3.3 $\pm$ 0.3单位的量化常数。我们的计算表明，量子化的CPGE是在CoSi掺杂和热载流子寿命的增加达到。大的光电导表明，拓扑半金属可能被用作新型的中红外探测器。
2021-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Linear and nonlinear optical responses in the chiral multifold semimetal RhSi
手征拓扑半金属是打破反转和镜像对称的材料。它们有许多有趣的现象，如量子化的圆形光电流效应（CPGE）和手征磁效应。在这项工作中，我们报告了一个全面的理论和实验分析的手性拓扑半金属RhSi，这是已知的主机多重费米子的线性和非线性光学响应。我们表明，显示两个不同的准线性制度以上和以下0.4 eV的光学电导率的特征，可以链接到不同种类的多重费米子的激发。的CPGE，它显示在0.4 eV的符号变化和一个大的非量子化的响应峰值约160 $μ\textrm{A V}^{-2}$在0.7 eV的特征，解释假设的化学势穿过一个平坦的空穴带在布里渊区中心。我们的理论预测，为了观察RhSi中的量子化CPGE，有必要增加化学势以及准粒子寿命。更广泛地说，我们的方法，特别是宽带太赫兹发射光谱的发展，可以广泛应用于研究光电流效应在非中心对称材料和拓扑绝缘体在非接触的方式，并加速基于拓扑半金属的高效红外探测器的技术发展。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
