光致金属—绝缘体瞬态转变的时间分辨研究
发布时间：2021-01-15 09:55
近年来,在理论和实验方面,金属-绝缘体转变（MIT）都是国内外凝聚态物理研究的热点课题之一,从掺杂半导体到超冷原子,再到强关联电子体系,然而,其相关物理机制至今依然存有很大争议。随着超短脉冲激光技术和非平衡态准粒子动力学理论的迅速发展,超快时间分辨光谱技术已被广泛的应用到凝聚态物理的各个研究领域,如金属和半导体（过渡金属二硫化物）等传统物理体系以及铁基高温超导体,Mott-Hubbard绝缘体和过渡金属氧化物（铜氧化物高温超导体和锰氧化物庞磁电阻材料）等强关联电子体系。目前,超短激光脉宽已经可达几到几百个飞秒甚至阿秒量级,快于电子、晶格振动（声子）和磁激发等自由度之间相互作用的特征时间,可在亚皮秒时间尺度上激发产生非平衡态并实时监测准粒子（分为单粒子激发和集体模激发）的超快动力学过程,为利用超短激光脉冲诱导和操控新的非平衡态打下了良好基础。本文在自行搭建的超快时间分辨反射率装置的基础上,对半导体GaAs和钛氧化物Ti407中的光致金属-绝缘体转变等超快动力学过程进行了相关研究。具体工作内容如下:1.研制了超快时间分辨反射率装置,并利用自相关二次谐波产生法对其时间分辨能力进行了测定,为光...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
激光强度的发展历程
北京工业大学理学博士学位论文于系统内部各自由度之间相互作用的特征时间，从而使得物质处于准平衡态，此时电荷、轨道、晶格和自旋等各个自由度之间的相互作用在频域上互相纠缠在一起，利用传统的实验手段是很难进行单独研究的。大量实验事实表明，超短激光脉冲可以有效的操控物质的磁性或铁电性质、诱导相变和高温超导性[67–73]以及触发一些新的演生现象[73–75]，因此，利用飞秒强激光脉冲激发物质产生超快非平衡态，由于各自由度之间的相互作用具有不同的特征时间，此时可以利用时间分辨光谱在时域上对各自由度分别进行研究。
. Ippen等人[100]采用腔外光栅对脉冲进行压缩，在染料激光器上率先获得了飞秒fs，10 15s）量级的激光脉冲输出，这一突破性进展标志着光与物质相互作用正式入了飞秒时域的超快时代。接着，碰撞脉冲锁模技术诞生，R. L. Fork等人[101]于81 年首次获得了脉宽小于 100 fs 的激光脉冲，并于 1987 年利用外部脉冲压缩技术得了 6 fs 的激光输出[102]，直到钛宝石激光器（钛宝石Ti:sapphire晶体是一种性能良的宽带可调谐固体激光晶体，是迄今为止最为理想、应用最为广泛的飞秒激光增介质）的问世为止，这一记录保持了十年之久。1999 年，D. H. Sutter 等人在钛宝激光器中实现了两个光周期的脉冲输出（平均功率达100 mW）[103]，再结合外部压技术可使其脉宽达到 3.8 fs[104, 105]，目前激光脉冲宽度最短已可达阿秒（as，10 18量级[106]。这些超短激光脉冲是目前最短的时间探针，被广泛应用于超快时间分辨谱技术中，从而可以对物理学、化学以及生物学中的一些超快过程进行时间分辨究。从技术层面上讲，超短脉冲强激光发展至今可归结为三个重要阶段，如图1.1示，即调Q 技术[107]阶段、锁模技术[108]阶段和啁啾脉冲放大技术[109]（CPA，Gourou 和 D. Strickland 师徒二人因该技术的研发而获得 2018 年诺贝尔物理学奖）阶
【参考文献】：
期刊论文
[1]Time-resolved spectroscopy for 5s’4D7/2 state transitions undergoing electron–ion recombination in femtosecond laser-produced copper plasma[J]. 宋海英,李辉,张艳杰,谷鹏,刘海云,李维,刘勋,刘世炳. Chinese Physics B. 2017(12)
本文编号：2978698
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
激光强度的发展历程
北京工业大学理学博士学位论文于系统内部各自由度之间相互作用的特征时间，从而使得物质处于准平衡态，此时电荷、轨道、晶格和自旋等各个自由度之间的相互作用在频域上互相纠缠在一起，利用传统的实验手段是很难进行单独研究的。大量实验事实表明，超短激光脉冲可以有效的操控物质的磁性或铁电性质、诱导相变和高温超导性[67–73]以及触发一些新的演生现象[73–75]，因此，利用飞秒强激光脉冲激发物质产生超快非平衡态，由于各自由度之间的相互作用具有不同的特征时间，此时可以利用时间分辨光谱在时域上对各自由度分别进行研究。
. Ippen等人[100]采用腔外光栅对脉冲进行压缩，在染料激光器上率先获得了飞秒fs，10 15s）量级的激光脉冲输出，这一突破性进展标志着光与物质相互作用正式入了飞秒时域的超快时代。接着，碰撞脉冲锁模技术诞生，R. L. Fork等人[101]于81 年首次获得了脉宽小于 100 fs 的激光脉冲，并于 1987 年利用外部脉冲压缩技术得了 6 fs 的激光输出[102]，直到钛宝石激光器（钛宝石Ti:sapphire晶体是一种性能良的宽带可调谐固体激光晶体，是迄今为止最为理想、应用最为广泛的飞秒激光增介质）的问世为止，这一记录保持了十年之久。1999 年，D. H. Sutter 等人在钛宝激光器中实现了两个光周期的脉冲输出（平均功率达100 mW）[103]，再结合外部压技术可使其脉宽达到 3.8 fs[104, 105]，目前激光脉冲宽度最短已可达阿秒（as，10 18量级[106]。这些超短激光脉冲是目前最短的时间探针，被广泛应用于超快时间分辨谱技术中，从而可以对物理学、化学以及生物学中的一些超快过程进行时间分辨究。从技术层面上讲，超短脉冲强激光发展至今可归结为三个重要阶段，如图1.1示，即调Q 技术[107]阶段、锁模技术[108]阶段和啁啾脉冲放大技术[109]（CPA，Gourou 和 D. Strickland 师徒二人因该技术的研发而获得 2018 年诺贝尔物理学奖）阶
【参考文献】：
期刊论文
[1]Time-resolved spectroscopy for 5s’4D7/2 state transitions undergoing electron–ion recombination in femtosecond laser-produced copper plasma[J]. 宋海英,李辉,张艳杰,谷鹏,刘海云,李维,刘勋,刘世炳. Chinese Physics B. 2017(12)
本文编号：2978698
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