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海光机所在圆偏振激光控制单层石墨烯产生反向光电流方面取得进展
2022-12-14 17:50
来源：
中国科学院上海光学精密机械研究所
近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在圆偏振激光控制单层石墨烯产生反向光电流方面取得进展，相关研究成果以Bidirectional residual current in monolayer graphene under few－cycle laser irradiation为题发表于Optics Express。
近年来，飞秒超快激光驱动效应得到了广泛的关注，探索激光与固体相互作用的电子动力学过程，使得操纵亚周期时间尺度内的物理过程成为可能。石墨烯具有弱屏蔽、高损伤阈值和超快光学响应等性质，是实现飞秒超快激光控制电子运动的具有应用前景的新材料。
研究人员通过数值求解含时薛定谔方程和半导体布洛赫方程，研究了圆偏振少周期激光驱动单层石墨烯产生的光电流。结果表明，对于两周期的圆偏振激光，选择合适的激光波长，可以在一定的激光峰值场强下实现光电流方向反转。方向反转的发生来自于光学周期间的干涉，可以通过人为地将脉冲宽度缩短为单周期来验证。另外，反转阈值与较宽范围内的激光波长的负平方成正比，其斜率与电子的有质动能与光子能量的比值有关。这项研究反映了二维倒空间中电子运动的性质，对实现超快光电子集成应用具有一定的指导意义。
图1 光电流随激光峰值场强的变化，入射波长4μm，（a）脉宽26fs，（b）脉宽13fs
图2 反转阈值与波长负平方之间的关系
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