用 XUV 瞬态吸收探测的元素碲中相干耦合的载流子与声子动力学
材料科学
2025-05-23 v2
摘要
窄带隙半导体元素碲 (Te) 因强自旋-轨道分裂及其螺旋晶格缺乏反演对称性而具有独特的电子结构。利用宽带极紫外核心能级瞬态吸收，我们在由几周期近红外脉冲激发的 Te N_{4,5} 边同时测量了相干耦合的光激发载流子和晶格动力学。载流子的超快激发导致相干激发的 A_1 声子振荡和热载流子群体分布的产生，其温度发生振荡，声子位移与热载流子温度相位相差 π。调制深度表明 Te 中电子和晶格自由度之间存在显著耦合。吸收边的长寿命位移表明 Te 处于一个新的平衡势能面上的激发态，其寿命处于载流子复合时间尺度上。观测到的声子诱导的热载流子振荡支持金属性的变化，即随着声子诱导位移增加，Te 变得更具金属性。此外，在费米能级附近我们观测到了 A_1 声子模式位移激发的能量依赖相位。在 Te 中发现晶格与热载流子之间的相干耦合，为研究自旋和轨道自由度之间的相干相互作用奠定了基础。结果在光谱和时间上分辨了光激发热载流子与相干晶格激发之间的相关性，为在超过 10^{21} cm^{-3} 的高载流子密度下光学操控 Te 电子结构提供了见解。
引用
@article{arxiv.2411.09035,
title = {Coherently Coupled Carrier and Phonon Dynamics in Elemental Tellurium Probed by XUV Transient Absorption},
author = {Jonah R. Adelman and Hugo Laurell and Lauren B. Drescher and Han K. D. Le and Peidong Yang and Stephen R. Leone},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.09035},
year = {2025}
}
备注
12 Figures