物理学院孙栋课题组在第二类外尔半金属钽铱碲各向异性响应动态演化过程研究中取得重要进展

第二类外尔半金属钽铱碲因其贝里曲率引起的位移电流增强,在中红外波段响应度大幅提高,具备极高的光电探测应用潜力;同时,各向异性的晶体结构使其具有各向异性的光学及电学性质,成为未来新型及高性能电子、光电器件的理想材料。通过研究钽铱碲光激发热载流子的动态演化过程,可以为材料在强场条件下的应用提供理论基础。另一方面,探究钽铱碲各向异性特性的动态演化对于材料在偏振分辨相关的应用至关重要。

北京大学物理学院量子材料科学中心孙栋研究员带领的超快光谱课题组利用偏振角度分辨瞬时反射光谱,对钽铱碲在光激发下各向异性性质的动态演化过程进行了系统的研究。实验样品来自于新加坡南洋理工大学刘政副教授课题组,中国科学院物理研究所刘淼特聘研究员课题组提供了能带结构和非平衡态温度的计算。实验结果显示,受到光激发产生的热载流子影响,钽铱碲的光电导椭球被压缩,随后各向同性地弛豫到初始状态。这一动力学过程与二维半导体材料黑磷相似,不同之处在于黑磷在光激发下光电导椭球被拉伸。这两类材料的互补为实现各向异性可控的器件提供了材料基础。

(a)偏振角分辨瞬时反射光谱实验示意图;(b)不同探测光偏振下的瞬时反射光谱;(c)光导率椭球在受到光激发后的动态演化过程

该工作为未来基于钽铱碲的电子和光电器件在强场工作环境下及光电器件在光辐射下的角度敏感工作特性提供了器件物理支持。2021年5月14日,相关研究成果以“Dynamical Evolution of Anisotropic Response of Type-II Weyl Semimetal TaIrTe4 under Ultrafast Photoexcitation(第二类外尔半金属钽铱碲的各向异性响应在超快光激发下的动力学演化)”为题,在线发表于《光:科学与应用》(Light: Science & Applications (2021) 10:101);物理学院2018级博士研究生卓笑为第一作者,孙栋为通讯作者。

上述研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金及博士后创新人才支持计划的支持。

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