无色散等离子体系统中的热载流子动力学

摘要： 采用时间分辨率为45飞秒的泵浦-探测测量技术，研究了宽带无色散等离子体结构中的热载流子动力学。通过同步测量微分透射率和反射率获得的结果，揭示了泵浦产生的载流子对探测激发的等离子体的影响。在金材料L对称点附近的带间与带内载流子激发中，衰减时间与泵浦注量的依赖关系呈线性；而1.908电子伏特泵浦激发（同时引发X对称点带间跃迁和L对称点带内激发）则呈现衰减时间与泵浦注量的二次方依赖关系。1.55电子伏特简并泵浦-探测测量（引发L谷带内激发）凸显了表面（反射）与体相（透射）机制的差异。不同激发能量下热载流子弛豫时间处于1-3皮秒范围。由等离子体-热载流子转换及电子-电子散射过程主导的上升时间，在热载流子与热等离子体激发情形下约为200±35飞秒，当泵浦与X对称点带间跃迁共振时则增至约485±35飞秒。结果表明热载流子动力学受体金属能带结构支配。通过密度矩阵计算估算了各跃迁过程的偶极矩阵元。