由两色双脉冲控制的硅中超快能量吸收

我们理论上表明，晶体硅中的能量吸收可以通过两色准秒双脉冲照射进行控制，这种情况下，两个时序分离的脉冲，具有不同的波长，依次与系统相互作用。利用时依赖密度泛函理论，我们系统地检讨了在峰强度 2\times10^{11}-10^{13 W/cm$^2$ 和波长为 515、1030、2060 nm 时的吸收能量的波长和强度依赖性。我们发现，能量吸收机制以及最优波长组合强烈依赖于强度 regime。在低强度 regime 中，多光子带隙吸收为主导，能量吸收对于由较短波长脉冲组成的脉冲对有增强作用。相反，在高强度 regime 中，隧穿电离和带内加速的贡献变得显著，导致较长波长组合实现能量吸收增强。在中间强度 regime 中，当短波长脉冲位于长波长脉冲之前时，可观察到显著的增强。我们的分析表明，由第一脉冲准备的非平衡电子态会修改由第二脉冲引发的激发过程，从而通过每个被激发电子的能量获得增强来增强吸收能量。在此 regime 中，能量吸收不仅由激发载流子的数量决定，也由每个被激发电子的能量获得所决定，这可以通过脉冲序列强烈修改。这些结果表明，脉冲的波长和强度组合合理设计后，可实现半导体器中超快能量传递的可调性，并提供了两种颜色强场激发的微观见解。