磁性异质结构中超快载流子动力学的范德瓦耳斯工程
材料科学
2024-11-21 v2
摘要
由本征磁性拓扑绝缘体 MnBiTe 及其非磁性对应物 BiTe 构成的异质结构，依据堆垛次序与暴露端面的不同，具有各异的表面电子能带结构。在此，我们利用时间与角分辨光电子能谱探测近红外光激发后 MnBiTe 与 MnBiTe 的超快动力学响应，并基于表面投影电子结构的密度泛函理论 slab 计算，将表面动力学与体动力学解耦。我们获取了 MnBiTe 中 MnBiTe 与 BiTe 两类表面端面的非平衡电荷载流子布居，揭示出与 BiTe 表面层相关的态被瞬时占据，随后载流子以可达 350 fs、可由激光注量调谐的延迟抽取至相邻的 MnBiTe 层。随后的热弛豫过程由声子散射驱动，且在磁性 MnBiTe 七层结构中弛豫时间显著更慢。所观测到的层间电荷转移与层内声子散射之间的竞争，展示了一种在基于 MnBiTe 的范德瓦耳斯化合物中控制超快电荷转移过程的方法。
引用
@article{arxiv.2208.04098,
title = {Van der Waals engineering of ultrafast carrier dynamics in magnetic heterostructures},
author = {Paulina Majchrzak and Yuntian Liu and Klara Volckaert and Deepnarayan Biswas and Chakradhar Sahoo and Denny Puntel and Wibke Bronsch and Manuel Tuniz and Federico Cilento and Xing-Chen Pan and Qihang Liu and Yong P. Chen and Søren Ulstrup},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.04098},
year = {2024}
}
备注
This document (21 pages, 4 figures) is the Accepted Manuscript version of a Published Work that appeared in final form in Nano Lett. 2023, 23, 2, 414-421, Copyright {\copyright} 2023 American Chemical Society after peer review. To access the final edited and published work see https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c03075