瞬态电场与材料响应的纳秒级电子成像

电脉冲激励驱动着凝聚态以及电子系统与器件中的许多重要物理现象。人们常假设其纳观与介观机制，但迄今在很大程度上仍缺乏在其固有长度与时间尺度上成像电驱动动力学的方法。在此，我们提出一种超快电子显微方法，利用电脉冲诱导动力学，并以纳米-纳秒时空分辨率记录局域时间分辨电场及相应的材料行为。通过记录两电极间电场并以单纳秒时间分辨率定量测量电子束偏转的时间依赖场得以证明。随后我们展示该方法可应用于材料，将 TaS$_{2}$ 中施加场与所致动力学相关联。首先，利用时间分辨电子衍射在 20 ns 电压脉冲期间同时记录选定区域的电场与晶体结构变化，展示了电荷密度波相变在施加场期间及之后的演化。然后，展示了时间分辨纳米成像，揭示了在较长、较低幅值脉冲期间自支撑薄片中发生的非均匀畸变。总之，这些结果为未来揭示电驱动现象背后纳观动力学的实验铺平了道路。