Van der Waals 固体 CrXTe$_3$ (X=Ge,Si) 中自发形成的声子频率组合
介观与纳米尺度物理
2025-07-08 v2 材料科学
其他凝聚态物理
摘要
通过非线性效应进行光声子工程已被用于超快控制材料性质。然而，传统的非线性光声子因强烈的模式-模式耦合而呈现快速衰减，限制了其在温度或频率敏感应用中的有效性。本研究报告了在 van der Waals 材料 CrXTe (X=Ge, Si) 中观察到的长寿命非线性光声子通过自发声子频率组合的形成，使用高分辨拉曼散射。与常规光声子不同，CrGeTe 中最高的 模式分裂成等距、尖锐的峰值形成频率组合，该组合可持续数百次振荡，并可存活至 100K 而衰减。这些模式对应于 GeTe 簇的局部振荡，这些簇与 Cr 六边形分离，表现为独立的量子振荡器。我们引入一个立方非线性项到谐振子模型中，模拟声子时间演化，并成功复制了观察到的组合结构。在 CrSiTe 中也观察到类似的频率组合行为，表明该现象具有普适性。我们的发现表明，拉曼散射有效地探测高频非线性声子模式，为生成用于超快材料控制和声子技术应用的长寿命、可调谐声子频率组合提供了新的洞见。
引用
@article{arxiv.2410.03128,
title = {Spontaneously formed phonon frequency combs in van der Waals solid CrXTe$_3$ (X=Ge,Si)},
author = {Lebing Chen and Gaihua Ye and Cynthia Nnokwe and Xing-Chen Pan and Katsumi Tanigaki and Guanghui Cheng and Yong P. Chen and Jiaqiang Yan and David G. Mandrus and Andres E. Llacsahuanga Allcca and Nathan Giles-Donovan and Robert J. Birgeneau and Rui He},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.03128},
year = {2025}
}
备注
22 pages, 10 figures