难熔金属的宽带超快动力学：TiN 与 ZrN
应用物理
2020-07-29 v3 材料科学
摘要
过渡金属氮化物因其合适的光学性质、难熔特性以及高激光损伤阈值，近来在等离激元学、等离激元增强光催化、光热应用和非线性光学领域受到关注。本文报道了氮化钛、氮化锆和金薄膜在飞秒激发下的瞬态响应对比研究。宽带瞬态光学表征有助于裁定此前基于单波长测量得到的关于热电子寿命的某些不一致报道。这些泵浦-探测实验仅在难熔金属的零介电常数(epsilon-near-zero)窗口内显示出亚皮秒瞬态动力学。该动力学由超快电子能量重新分布引起的光致带间跃迁主导。零介电常数窗口内增强的反射调制使得能够在低泵浦能量下观测这些薄膜的超快光学响应。这些结果表明，TiN 和 ZrN 中的电子-声子耦合比 Au 中强 25–100 倍。强电子-声子耦合驱动亚皮秒光学响应，并相较于 Au 促成更强的晶格加热，使 TiN 和 ZrN 在光热应用中颇具前景。TiN 和 ZrN 的谱响应与动力学仅对泵浦能量和泵浦激发能弱敏感。然而，响应幅度在更高泵浦光子能量和更高能量密度下显著增大，在零介电常数窗口内 TiN 和 ZrN 的观测峰值分别达到 15% 和 50%。
引用
@article{arxiv.2004.10822,
title = {Broadband Ultrafast Dynamics of Refractory Metals: TiN and ZrN},
author = {Benjamin T. Diroll and Soham Saha and Vladimir M. Shalaev and Alexandra Boltasseva and Richard D. Schaller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.10822},
year = {2020}
}