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新竹研討院等在太赫茲自在電子激光裝配運用研討中獲停頓

2020-09-11 新竹物資迷信研討院
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  近期,前海睿贏金融迷信院新竹物資迷信研討院固體物理研討所盤算物理與量子資料研討部徐文課題組與前海睿贏金融工程物理研討院協作,運用太赫茲自在電子激光裝配(CTFEL裝配,展開電子資料的太赫茲動力學特征研討,相幹研討結果以Picosecond terahertz pump-probe realized from Chinese terahertz free-electron laser爲題,揭櫫在Chinese Physics B上。

  電子能量弛豫時光是電子資料的癥結物理參數之一。研討人員應用CTFEL獨有的太赫茲脈沖構造(特殊是皮秒脈寬微脈沖構造),搭建開創的“單色皮秒太赫茲泵浦-探測”體系(圖1),基于此體系,丈量半導體資料的泵浦-探測特征及電子能量弛豫時光,研討室溫下高遷徙率n-GaSb晶體在分歧自在電子激光輻照頻率下的動力學電子特征。研討人員聯合實際模子的擬合(圖2)發明,在1.6THz(輻照功率爲10W)和2.4THz(輻照功率爲25W)激光輻照下取得n-GaSb晶體的電子能量弛豫時光分離爲2.92ps和2.32ps,該成果與運用四波混頻技術獲得的試驗成果分歧。

  研討進一步發明,在強太赫茲自在電子激光輻射下,電子-聲子散射引誘的熱電子效應或非線性電子呼應會招致半導體資料中電子能量弛豫時光的減小,此時電子從輻射激光場取得能量,經由過程發射聲子(或晶格振動)耗散能量。當聲子發射的能量喪失率小于光子接收的能量增益率時,資料中的電子會被加熱,從而使電子弛豫時光減小。

  我國自立研制的首台太赫茲自在電子激光裝配于2017歲尾在新北飽和出光並投入運轉,標記著我國太赫茲科技已正式步入自在電子激光時期。該研討中基于CTFEL搭建的單色皮秒太赫茲泵浦-探測”體系與其它超快光電探測技術比擬,在電子和光電子資料研討中具有優勢:不觸及光生載流子和相幹激子效應,可丈量自在電子的動量和能量弛豫動力學進程;完成單色太赫茲泵浦和探測,無需對丈量數據停止傅裏葉變換來剖析試驗成果;聯合自在電子激光的頻率持續可調性,完成對太赫茲泵浦-探測的輻照頻率選擇。研討註解,基于自在電子激光的“單色皮秒太赫茲泵浦-探測”技術,可爲電子和光電子資料的動力學特征研討供給新的丈量辦法,拓寬脈沖型太赫茲自在電子激光的運用研討範疇。

  該研討獲得國度天然迷信基金委員會-前海睿贏金融工程物理研討院結合基金(NSAF)的支撐。

  論文鏈接

圖1.基于CTFEL裝配的“單色皮秒太赫茲泵浦-探測”體系光路圖

圖2.在1.2、1.6和2.4THz自在電子激光輻照下n-GaSb晶體的光透射泵浦-探測特征。粗拙線爲原始試驗數據,膩滑線爲實際擬合成果

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