論文の概要: Probing Electron-Hole Coherence in Strongly-Driven Solids
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.04508v1
- Date: Thu, 9 Sep 2021 18:39:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-15 18:07:16.948020
- Title: Probing Electron-Hole Coherence in Strongly-Driven Solids
- Title（参考訳）: 強駆動固体中の電子-ホールコヒーレンス
- Authors: Christian Heide, Yuki Kobayashi, Amalya Johnson, Fang Liu, Tony F.
Heinz, David A. Reis, Shambhu Ghimire
- Abstract要約: 高調波発生(HHG)は、入射光子エネルギーが初期エネルギーの倍数にアップコンバートされるコヒーレント光学過程である。
固体では、強いレーザー場の影響下で電子ホール(e-h)対が生成され、その後高エネルギーと運動量に駆動される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2182171526013774
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: High-harmonic generation (HHG) is a coherent optical process in which the
incident photon energy is up-converted to the multiples of its initial energy.
In solids, under the influence of a strong laser field, electron-hole (e-h)
pairs are generated and subsequently driven to high energy and momentum within
a fraction of the optical cycle. These dynamics encode the band structure,
including non-trivial topological properties of the source material, through
both intraband current and interband polarization, into the high harmonic
spectrum. In the course of this process, dephasing between the driven electron
and the hole can significantly reduce the HHG efficiency. Here, we exploit this
feature and turn it into a measurement of e-h coherence in strongly driven
solids. Utilizing a pre-pump pulse, we first photodope monolayer molybdenum
disulfide and then examine the HHG induced by an intense infrared pulse. We
observe clear suppression of the HH intensity, which becomes more pronounced
with increasing order. Based on quantum simulations, we attribute this
monotonic order dependence as a signature of ultrafast electron-hole dephasing,
which leads to an exponential decay of the inter-band polarization,
proportional to the sub-cycle excursion time of the e-h pair. Our results
demonstrate the importance of many-body effects, such as density-dependent
decoherence in HHG and provide a novel platform to probe electron-hole
coherence in strongly driven systems.
- Abstract（参考訳）: 高調波発生(HHG)は、入射光子エネルギーが初期エネルギーの倍数にアップコンバートされるコヒーレント光学過程である。
固体では、強いレーザー場の影響下で電子ホール(e-h)対が生成され、光周期のごく一部で高エネルギーと運動量に駆動される。
これらのダイナミクスは、源材料の非自明な位相特性を含むバンド構造を、バンド内電流とバンド間分極の両方を通して高調波スペクトルに符号化する。
この過程において、駆動された電子とホールとの脱落は、HHG効率を著しく低下させる。
ここでは,この特徴を利用して強駆動固体中のe-hコヒーレンスの測定を行う。
プリポンプパルスを用いて,まず光ドープ単分子層モリブデンジスルフィドを合成し,その後赤外線パルスにより誘導されるhhgを観察した。
hh強度の明瞭な抑制は順調に上昇するにつれてより発音される。
量子シミュレーションに基づいて、この単調秩序依存を超高速電子ホールデファスメントのシグネチャとして定義し、e-h対のサブサイクルエクチャーション時間に比例するバンド間偏光が指数関数的に減衰する。
本研究は,hhgにおける密度依存デコヒーレンスなどの多体効果の重要性を示し,強駆動系における電子ホールコヒーレンスを探究する新しいプラットフォームを提供する。
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