論文の概要: Long-lived Coherent Phonons Reveal Competing Thermal and Many-Body Dynamics in $α$-In$_{2}$Se$_{3}$
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.04863v1
- Date: Sun, 04 Oct 2026 02:05:02 GMT
- ステータス: 情報取得中
- システム内更新日: 2026-10-06 21:33:41.389621
- Title: Long-lived Coherent Phonons Reveal Competing Thermal and Many-Body Dynamics in $α$-In$_{2}$Se$_{3}$
- Title（参考訳）: 長寿命コヒーレントフォノンは、α$-In$_{2}$Se$_{3}$で熱と多体ダイナミクスを競合させる
- Abstract要約: 光励起起動は、数ピコ秒間持続する$sim$104 cm$-1$モードによって支配される発振を発音する。
バラリング励起エネルギーは、光励起の増大が徐々に変化し、コヒーレント反応を減衰させる、明確な交差関係を示す。
これらの結果は、格子コヒーレンス、熱ゆらぎ、キャリア密度依存相互作用を独立に探索するモデルシステムとして$-In$_2$Se$_3$を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.545844275209198
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- Abstract: The fate of quantum coherence following photoexcitation is a central problem in nonequilibrium condensed-matter physics, especially in low-dimensional solids where electronic, structural and many-body energy scales are strongly coupled. Here, we investigate this interplay in ferroelectric $α$-In$_{2}$Se$_{3}$ using broadband transient-grating spectroscopy with $\sim$5 fs laser pulses. Photoexcitation launches pronounced oscillations dominated by a $\sim$104 cm$^{-1}$ mode that persists for several picoseconds. Measurements from 10 to 300 K show that its frequency remains nearly unchanged while its coherence is progressively suppressed, distinguishing the lattice coordinate from thermally activated dephasing. Varying excitation energy reveals a distinct crossover in which increasing photoexcitation progressively modifies and damps the coherent response. First-principles calculations assign the dominant oscillation to a 101.47 cm$^{-1}$ $Γ$-point optical phonon involving collective In-Se displacement, while quantum-dynamical simulations reproduce the main transient-grating oscillations. These results establish $α$-In$_{2}$Se$_{3}$ as a model system for independently probing lattice coherence, thermal fluctuations and carrier-density-dependent interactions, revealing how a polar van der Waals semiconductor evolves from coherent lattice motion toward an incoherent many-body state after ultrafast excitation.
- Abstract（参考訳）: 光励起による量子コヒーレンスの運命は、非平衡凝縮物質物理学、特に電子、構造、多体エネルギースケールが強く結合された低次元固体における中心的な問題である。
ここでは、フェロ誘電体$α$-In$_{2}$Se$_{3}$におけるこの相互作用を、$\sim$5 fsレーザーパルスを用いたブロードバンド過渡分光法を用いて検討する。
光励起起動は、数ピコ秒間持続する$\sim$104 cm$^{-1}$モードで支配される振動を発音する。
10Kから300Kまでの測定は、コヒーレンスが進行的に抑制されている間、周波数がほとんど変化していないことを示している。
バラリング励起エネルギーは、光励起の増大が徐々に変化し、コヒーレント反応を減衰させる、明確な交差関係を示す。
第一原理計算は、支配的な振動を101.47 cm$^{-1}$$$$$-point光フォノンに割り当て、一方量子力学シミュレーションは主過渡的な振動を再現する。
これらの結果は、格子コヒーレンス、熱ゆらぎ、キャリア-密度依存相互作用を独立に探索するモデルシステムとして$α$-In$_{2}$Se$_{3}$を確立し、極性ファンデルワールス半導体が超高速励起後にコヒーレント格子運動から非コヒーレント多体状態へとどのように進化するかを明らかにする。
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