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電研院課題組在Nature Communications和Physical Review Letters發表最新研究成果

點擊次數:  更新時間:2020-02-26 16:40:02  【打印此頁】  【關閉

2020年2月5日,Nature Communications雜志在線發表了電子科技大學廣東電子信息工程研究院(簡稱“電研院”)課題組的最新研究成果“Chiral Terahertz Wave Emission from the Weyl Semimetal TaAs”(外爾半金屬TaAs中的手性太赫茲波發射)。

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因為其獨特的電子結構,拓撲外爾半金屬近年來受到特別的關注,尤其是其中的圓偏振或線偏振光電效應(Circular or Linear Photogalvanic Effect)是未理解的現象之一。課題組以典型的拓撲外爾半金屬TaAs為例,系統的研究了該材料中的超快光電流、太赫茲發射及調控機制。研究結果表明,超快光電流在時域上是具有手性的,手性的調控可以通過改變圓偏振或線偏振光電效應相關的電流來實現的,進而改變入射飛秒激光的偏振狀態會直接改變出射的太赫茲波的極化性質(線偏或橢偏)。實驗發現光子能量的變化也會改變光電流及太赫茲輻射強度,在近紅外波段達到最優值。

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外爾半金屬中的時域太赫茲發射譜,改變入射飛秒激光的偏振態(不同圓偏振或線偏振)可以調控發射的太赫茲波性質,包括手性(用不同顏色代表)、橢偏性和強度


文中首次揭示了手性外爾費米子在傾斜的各向異性外爾錐和體帶之間的選擇性光學躍遷過程中,相對能帶速度發生巨大變化引起了圓偏光電效應相關的高強度超快非熱光電流,其強度依賴入射光的光子能量(?w)。該工作為利用量子材料制造手性光源提供了一個全新設計概念,并為利用外爾物理研發超快光電子器件開辟了新的道路。

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-14463-1

 

2020年2月7日,Physical Review Letters雜志在線發表了題為“Hybridization Dynamics in CeCoIn5 Revealed by Ultrafast Optical Spectroscopy”(CeCoIn5中電子能帶雜化動力學的超快光譜研究)的研究論文,該論文通過超快光譜技術揭示了重費米子材料CeCoIn5中電子能帶雜化演變過程,解決了目前該類體系中之前很多實驗觀察中的矛盾,同時指出了現有單雜質近藤效應(Kondo Effect)模型的缺陷。

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基于稀土材料與錒系金屬化合物的f電子材料,在基礎科學和國防科研中都非常重要,由于有很多豐富的物理性質,如非常規超導,強熱電效應,奇異量子相變等,所以一直受到研究者的關注。這些奇異性質跟這類材料中電子能帶重整化,或形成所謂的重費米子態息息相關。課題組以典型的重費米子體系CeCoIn5為研究對象,利用超快光譜實驗手段系統地研究了液氦至常溫范圍內該體系中光激發載流子和集合激發的動力學。超快光學手段在不同的時間和空間尺度上探測到了準粒子的弛豫過程,進一步揭示了深層次的電子能帶雜化動力學。

值得一提的是,進一步的震蕩頻譜分析中,在20 K以下出現了與2Δind能量吻合且的集合激發,這一模式很有可能是之前預言和未被證實的非常規密度波(unconventional density wave)。此外,聲子的A1g震蕩模式的隨變溫的軟化與弛豫衰減變化在T*以下出現異常,進一步佐證了T*溫度以下相關雜化的形成。但這一現象用之前的單雜質近藤物理模型(Single impurity Kondo effect)很難理解。所以本工作也為理解重費米子體系中的物理機制提供了重要線索。

論文鏈接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.057404


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