光電信息與能源工程學院數理學院
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              本網訊(通訊員 熊倫)2020年7月24日,光電信息與能源工程學院廖青教授帶領阿秒光學團隊,在物理領域國際頂級期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)上發表了題為《時間分辨光電子發射譜的電子色散特征》(Distinction of Electron Dispersion in Time-Resolved PhotoemissionSpectroscopy)的論文。

              該研究首次從光電子相位角度解釋了利用雙色雙光子阿秒干涉技術測量到的金屬光電子發射時間隨光電子能量的極端依賴關系?!段锢碓u論快報》是物理學領域最具權威性和曝光度的綜合性學術期刊,主要發表物理學前沿領域重要的原創性研究成果。這是我校首次以第一單位在物理學領域國際頂級期刊上發表學術論文。

              電子在物質中的微觀運動發生在阿秒(10-18秒)時間尺度上。追蹤固體中的電子微觀動力學行為是揭示固體宏觀特性、發展設計新固體器件、開拓新應用的關鍵。近十年來,利用極紫外阿秒脈沖泵浦-紅外飛秒脈沖探測技術,可以在阿秒時間精度測量電子從原子、分子和固體中的發射時間。相較于原子、分子氣體介質,由于固體介質的復雜特性,對固體內部電子特性的測量與解釋在理論和實驗上都是目前研究的難點和前沿熱點。對于實驗測量到的金屬光電子阿秒發射時間,目前廣為流行的解釋都將其看作是光電子在金屬內部的輸運時間。然而基于光電子輸運模型的解釋卻嚴重偏離了2015年利用阿秒干涉技術測量到的極端依賴于光電子能量的金、銀貴金屬光電子發射時間。

              我校阿秒光學研究團隊原創性的提出了從光電子在輸運過程中累積的相位差來解釋實驗測量結果。阿秒干涉技術觀測到的是相鄰光電子通道的相位差(光電子發射時間為相位差除以2倍紅外光子能量)。光電子在固體中的能量-動量色散關系決定了光電子的群速度與相速度。群速度決定了光電子在固體中的輸運時間,相速度則決定了輸運過程光電子累積的相位。由此建立了光電子發射時間與光電子能量色散(有效質量)之間的定量關系,通過構建模型系統在量子力學上驗證了這種定量關系。這一發現不僅在原理上解釋了金屬光電子發射時間對能量的極端依賴關系,而且給出了觀測到的發射時間與電子輸運時間的定量關系。研究結果為利用阿秒干涉技術從時域上精確測量固體光電子能量色散以及揭示其微觀動力學提供了新穎方法。

              該論文第一作者為廖青教授,共同通訊作者為廖青教授,陸培祥教授,堪薩斯州立大學Uwe Thumm教授。

              論文鏈接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.043201

              (審稿:陳君)

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