半导体中空穴Bloch波函数的重构

凝聚态物理的一个核心目标是理解晶体材料多样的电子与光学性质如何源于电子在周期排列原子间的波动性运动。然而，在Bloch推导出晶体中电子波的函数形式[1]（即现今所称的Bloch波函数）逾90年后，快速的散射过程迄今阻碍了其直接的实验重构。在高阶边带产生[2-9]中，由近红外激光在半导体中产生的电子与空穴被强太赫兹场加速至高动能，并在散射前重新碰撞以发射近红外边带。本文通过实验测量边带偏振并引入一种优雅的理论——该理论将这些偏振与不同重碰撞路径间的量子干涉相联系——在远大于原子间距的波长下重构了砷化镓中两类空穴的Bloch波函数。这些Bloch波函数被紧凑地可视化于球面之上。原则上，高阶边带产生可从任何直接带隙半导体或绝缘体中观测到。因此我们期望此处引入的方法可用于重构众多此类材料中的低能Bloch波函数，从而能对凝聚态电子与光学性质的起源及调控提供重要见解。