論文の概要: Ab-initio Simulations of Coherent Phonon-Induced Pumping of Carriers in ZrTe$_5$

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.08449v1
• Date: Mon, 17 Apr 2023 17:17:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-18 14:14:07.355958
• Title: Ab-initio Simulations of Coherent Phonon-Induced Pumping of Carriers in ZrTe$_5$
• Title（参考訳）: ZrTe$_5$におけるコヒーレントフォノン励起キャリヤのアブ初期シミュレーション
• Authors: Tao Jiang, Peter P. Orth, Liang Luo, Lin-Lin Wang, Feng Zhang, Cai-Zhuang Wang, Jin Zhao, Kai-Ming Ho, Jigang Wang, and Yong-Xin Yao
• Abstract要約: 我々は、トポロジカル絶縁体ZrTe$_5$の電子キャリアーに対する強いテラヘルツ電場の効果をシミュレートする。 我々は、コヒーレントな$A_text1g$ラマンモード変調が、キャリアをバンドギャップを越えて効果的にポンプすることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.09560361508107
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Laser-driven coherent phonons can act as modulated strain fields and modify the adiabatic ground state topology of quantum materials. We use time-dependent first-principles and effective model calculations to simulate the effect of a strong terahertz electric field on electronic carriers in the topological insulator ZrTe$_5$. We show that a coherent $A_\text{1g}$ Raman mode modulation can effectively pump carriers across the band gap, even though the phonon energy is about an order of magnitude smaller than the equilibrium band gap. We reveal the microscopic mechanism of this effect which occurs via Landau-Zener-St\"uckelberg tunneling of Bloch electrons in a narrow region in the Brillouin zone center where the transient energy gap closes when the system switches from strong to weak topological insulator. The quantum dynamics simulation results are in excellent agreement with recent pump-probe experiments in ZrTe$_5$ at low temperature.
• Abstract（参考訳）: レーザー駆動コヒーレントフォノンは変調ひずみ場として作用し、量子物質の断熱基底状態トポロジーを変化させることができる。 位相絶縁体zrte$_5$の電子キャリアに対する強いテラヘルツ電界の効果をシミュレーションするために時間依存第一原理と有効モデル計算を用いる。 等価な$A_\text{1g}$ Ramanモード変調は, フォノンエネルギーが平衡バンドギャップよりも約1桁小さいにもかかわらず, キャリアをバンドギャップを越えて効果的にポンプできることを示す。 ブリュアンゾーン中心の狭い領域において,Bloch電子のLandau-Zener-St\"uckelbergトンネルによって生じるこの効果の顕微鏡的メカニズムを明らかにする。 量子力学シミュレーションの結果はZrTe$_5$の最近のポンププローブ実験と低温での良好な一致を示した。

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