摘要
华盛顿州立大学和洛斯*阿拉莫斯国家实验室的研究人员正在使用超短激光脉冲研究发生在半导体材料和光电材料中电荷传导的详细情况。固体中电子的运动通常用在整个晶体中扩展的量子态来描述，例如Bloch波。但是，为了了解日趋重要的半导体材料的工作机制和相应属性，现在描述的项目必须包括局域电子态的动力学过程和局域光诱导态对光学特性和传输特性的影响。这些材料特性包括在不定形硅的亚稳定缺陷，砷化镓(GaAs)相关半导体中的DX点，有机光辐射装置中的局域激子。
两单位的研究人员正通过观察自由电子和振子能级间的相互影响研究这种局域激发。在基于交互铂溴化物离子无机聚合物的准一维结构基础上，他们正研究自陷激子的结构(见图)。
“低维材料，特别是准一维材料，是研究这种电子晶格相互作用的理想系统。”华盛顿州立大学Susan Dexheimer认为：“较低的维数可导致较强的电子和光子相互作用，材料的线性结构可简化动力学结构空间。在这种情况下，主要的运动可认为是沿着线性轴方向进行。”飞秒抽运探测技术可用于观察、研究工作，利用脉宽35 fs宽，中心波长800 nm，1 kHz重复率的Ti∶宝石激光脉冲序列激发复合金属卤化物中的光学相互价电荷转移(IVCT)跃迁(在实验中激发波长为800 nm时，铂溴化乙二胺的激发辐射光峰值在500 nm)。实验中的探测光利用从抽运脉冲分离出的信号光，或利用激发2 mm厚的钛宝石产生的宽带飞秒连续激光脉冲。
随着IVCT跃迁激发，200～300 fs寿命的自陷激子构成伴随着强抑制低频调制波包(～110 cm-1)。研究人员在基态振动频率和谐波之间观察到耦合振荡。
“在这个实验中令人感兴趣的是我们使用的脉冲(35 fs)比典型的材料振动周期(185 fs)要短，”Dexheimer认为。“这使你可以在精确的时间尺度上研究晶格运动。如果用短脉冲轰击某物，它将振动。随着脉冲的激发可以精确观察到对应于半经典系统振子的振荡。”
她认为在原子尺度上分析材料的结构变化与传统的利用热激发过程的研究有很大的不同。“我们观察的过程是一种由晶格运动直接驱动的电子过程，这种结构的重整主要以物理上尽可能快的速度进行。”
出处
《激光与光电子学进展》
CSCD
2001年第4期60-61,共2页
Laser & Optoelectronics Progress
