在petahertz电子的一个里程碑

在petahertz电子的一个里程碑

在半导体中,电子可以通过吸收激光而激发。在过去的十年中的进步使得在飞秒以下的时间尺度上测量这个基本的物理机制(10-15秒)。ETH的物理学家现在第一时间分辨在砷化镓电子反应在阿秒(10-18秒)的时间,并取得了出人意料的见解未来超快光电子器件在petahertz政权运行频率。

图片说明:实验泵-探针安装方案。(一)强烈的几个周期的红外(IR)激光脉冲结合在极紫外光谱的单个阿秒脉冲(XUV)能源制度。(b)和(c)IR引起的带间和带内跃迁的图示。改编自施弗等人,自然物理10.1038/s41567-018-0069-0 DOI:(2018)。

砷化镓是一种技术上重要的窄禁带半导体,其中电子从价电子激发到导带中产生电荷载体,可以通过电子元件传输电流。除了这种所谓的带间跃迁,载流子还可以随着电子与激光的相互作用而在各个波段加速。这是由于与激光有关的强电场导致带内运动。这两种机制中的哪一种对短的强激光脉冲的响应占主导地位,以及它们之间的相互作用如何影响载流子注入到导带中,这远不是显而易见的。

Fabian Schlaepfer和他的同事们在Ursula Keller小组在量子电子学研究所已经研究这些过程,首次在阿秒时间尺度,瞬态吸收光谱与国家的最先进的第一性原理计算相结合。正如他们在今天发表在《自然物理学》杂志上的一篇论文中所说的那样,他们发现带内运动确实起着重要的作用,因为它显著地增强了激发到导带中的电子的数量。这一发现是出乎意料的,因为带内运动本身无法在导带中产生电荷载流子。这些结果代表了理解在阿秒的时间刻度上的半导体的光诱导电子动力学的重要一步,这将是未来电子和光电器件的实用性,其尺寸变得越来越小,而电场参与更强更快的动力学。

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