论文部分内容阅读
在过去的数年间,过渡金属硫族化合物由于其特殊的物理性质,向人们展示着其在特殊二维电子性质、电子的谷自由度、磁学性质、外尔费米子性质、超导性质等一系列现今学科最前沿的关注点。2014年在WTe2中首次发现不饱和磁阻引起了科研工作者对这一材料的极大关注,学界从各个方面解读不饱和磁阻背后的物理机制,并已经普遍认为WTe2特殊磁阻性质的来源是费米面电子空穴平衡引起,因而各种实验都更多的关注于费米面电子结构。在本论文中,我们使用超快光学实验手段,在超快时间尺度内详细研究WTe2中的电子空穴超快行为以及最低频的拉曼模式声子。本论文的主要结论有:一、本论文首先从偏振泵浦探测实验中对准粒子行为进行研究,发现在超快尺度内存在两个过程:电声相互作用下热载流子的弛豫过程约为1ps,及费米面附近自由电子空穴复合过程约为数百皮秒。我们详细验证了数百皮秒过程来源于电子行为,证实这一个过程是电子空穴复合,而非纯声子过程。随后通过磁光克尔技术验证了自旋极化在超快光谱中的重要作用,提出费米面电子空穴中自旋的严格排列使得电子空穴复合比一般体系慢,并从变温实验中验证这一点。本实验也是首次在超快光谱中观测到WTe2中自旋极化对电子空穴复合有着重要作用,极大的减慢了电子空穴复合过程;二、我们首次使用宽光谱泵浦探测技术及宽光谱偏振探测技术,在可见光范围内探测WTe2中的超快光谱,并使用全局拟合给出宽谱范围内不同偏振下电声作用及电子空穴复合的响应,各向异性性质,这点将作为更进一步研究的实验基础;三、我们在超快光谱中观测到了WTe2中最低频的拉曼模式声子。我们首先详细的通过变偏振及变波长实验及理论分析,验证了在超快光谱中观测到的震荡行为来源于拉曼模式中的的光学声子行为。随后对其特性进行研究,我们发现这一模式在随温软化过程中符合光学声子向声学声子的非谐转换的模型。此外我们也详细研究了电子软化现象以及超短脉冲的热效应。