表面金属的超快产生与衰减
材料科学
2021-02-16 v3
摘要
由化学掺杂或电场引起的半导体表面能带弯曲可创造具有块体中不存在的性质（如高电子迁移率、磁性或超导性）的金属表面。在超快时间尺度上通过能带弯曲光学产生此类金属表面，将有利于高速电子学中半导体导电、磁学和光学性质的剧烈调控。在此，我们展示了 ZnO 的 (10-10) 表面在光激发下金属的超快产生。与迄今已知发生于无机半导体块体中的超快光致半导体-金属相变相比，ZnO 表面的金属化由低 3-4 个数量级的光子通量引发。利用时间与角分辨光电子能谱，我们表明该相变由光致施主型深表面缺陷光耗尽引起的表面能带向下弯曲所导致。在低光子通量下，形成表面受限激子。高于临界激子密度时，发生 Mott 相变，导致在平衡费米能以下出现部分填充的金属带。该过程类似于半导体表面的化学掺杂。所发现的机制不具材料特异性，并为实现超快时间尺度上局限于半导体界面的金属性的通用调控路径提供了依据。
引用
@article{arxiv.2005.13424,
title = {Ultrafast generation and decay of a surface metal},
author = {Lukas Gierster and Sesha Vempati and Julia Stähler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.13424},
year = {2021}
}