光电流作为量子材料的多物理诊断手段
介观与纳米尺度物理
2025-01-29 v1
摘要
从入射光子（以及光生电子-空穴对的产生）到最终提取电电流的光激发生命周期，是一个跨越量子材料一系列时空尺度的复杂多物理过程。尽管常从器件技术视角审视，光电流是该生命周期的关键可观测量，对上述各尺度上的众多物理过程均敏感。因此，光电流正成为探测量子材料电子态、Bloch能带量子几何、量子动力学过程及器件特性的通用探针。本综述概述了光电流诊断的关键多物理原理。我们特别描述了光-物质相互作用与量子几何之间的基本联系如何使光电流成为一种对波函数敏感的探针，能够分辨能带结构并表征拓扑材料。我们进一步强调了光激发生命周期对弛豫过程的敏感性，这反过来使光电流能够区分从飞秒到纳秒时间尺度的不同类型载流子散射。我们考察了光电流收集固有的非局域特性，其允许新的遥感协议与光电流纳米显微术。这些独特特征凸显了光电流诊断作为一类新兴多物理探针的价值，适用于性质由跨多时空尺度物理所支配的日益增多的量子材料。
引用
@article{arxiv.2210.13485,
title = {Photocurrent as a multi-physics diagnostic of quantum materials},
author = {Qiong Ma and Roshan Krishna Kumar and Su-Yang Xu and Frank H. L. Koppens and Justin C. W. Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.13485},
year = {2025}
}
备注
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