光驱动 SrTiO3 中被淬灭的晶格涨落
材料科学
2023-01-23 v1
摘要
量子材料中许多具有功能重要性的铁性现象可通过光脉冲和太赫兹脉冲相干驱动晶格来调控。依此方案已发现无平衡对应物的新物理现象与非平衡相。其 underlying 结构动力学主要通过弹性散射方法记录沿动态结构坐标的平均原子位置来研究。然而，已知会影响平衡相变的晶格涨落同样有望决定这些动力学，却鲜有探究。本文研究量子顺电体 SrTiO3 的驱动动力学，其中已表明中红外驱动可诱导亚稳铁电态。这些物理中的关键在于极性不稳定性与反铁畸变转动之间的竞争，在平衡中该竞争阻碍了长程铁电性的形成。我们利用高强度中红外光脉冲共振驱动 17 THz 处的 Ti-O 伸缩模，并借助自由电子激光上的时间分辨 X 射线漫散射测量由此产生的晶格涨落变化。在瞬时增加之后，我们观察到 R 点反铁畸变晶格涨落出现长寿命的淬灭。晶格涨落的增强与减弱可分别通过考虑四阶非线性声子相互作用以及与所驱动光学声子和晶格应变的三阶耦合在理论上予以解释。这些观测为光致铁电性的物理提供了若干可检验的新假设。
引用
@article{arxiv.2301.08703,
title = {Quenched lattice fluctuations in optically driven SrTiO3},
author = {M. Fechner and M. Först and G. Orenstein and V. Krapivin and A. S. Disa and M. Buzzi and A. von Hoegen and G. de la Pena and Q. L Nguyen and R. Mankowsky and M. Sander and H. Lemke and Y. Deng and M. Trigo and A. Cavalleri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.08703},
year = {2023}
}