通过激光诱导相干声子操纵极子传输
发布时间：2023-08-29 10:00:04 阅读数： 166
激光控制的极子转移及其潜在应用。资料来源：物理研究所
极子是由虚拟声子云包裹的多余电子组成的准粒子。它们在材料中无处不在，在各种物理化学特性中发挥着关键作用，包括超导性、光催化和铁电性。然而，当形成极子时，载流子的迁移率会因强烈的载流子局域化而降低，从而降低电气设备的性能，目前仍缺乏解决这一问题的有效策略。
超快光激发是在非平衡条件下操纵（准）粒子动力学的有效方法。然而，之前的大多数超快实验仅限于描述极子的形成过程，对极子的传输机制也只是猜测。基于绝热近似的理论研究只能揭示极子的静态和热动力特性。
相干声子激发对极子输运的影响。资料来源：物理研究所
中国科学院物理研究所的王惠民、刘新宝和孟胜教授研究组的同事们发现，激光驱动的相干声子能使极子的迁移率提高一个数量级。这项题为 "超快激光诱导相干声子对极子输运的巨大加速 "的研究发表在《科学进展》（Science Advances）上。
他们发现，对特定振动模式的选择性激发有效降低了极子跳跃的能量障碍。
由于电子和离子子系统之间存在很强的非绝热耦合，q 空间中的声子-声子散射在亚皮秒内迅速发生，引发了极子变形迁移。通过调整激光参数，可将原型极性材料 Li2O2 中的载流子迁移率提高八个数量级，其效率远远高于热效应。
极子转移过程中的非绝热效应。资料来源：物理研究所
这些结果将对极子动力学的理解扩展到了非平衡状态。首次提出了实现极子超快控制的非热途径，这将革新具有高开关比和超快责任的光电器件的设计原理。
参考资料
Hui-Min Wang et al, Giant acceleration of polaron transport by ultrafast laser-induced coherent phonons, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adg3833
