近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在超快光控石墨烯產(chǎn)生殘余電流的研究中取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Residual current under the combined effect of carrier envelope phase and chirp: phase shift and peak enhancement”為題，發(fā)表于Optics Express。

具有信號(hào)高速處理潛力的光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電流是光波電子學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展領(lǐng)域。許多材料已被用于相關(guān)研究，其中石墨烯因其弱屏蔽效應(yīng)、高損傷閾值以及高載流子遷移率等而獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。深入理解和精準(zhǔn)操控石墨烯中載流子輸運(yùn)是開(kāi)發(fā)拍赫茲超快光電器件的重要基礎(chǔ)。研究人員通過(guò)同時(shí)改變線偏振驅(qū)動(dòng)光場(chǎng)的載波包絡(luò)相位（CEP，φ）和線性啁啾率（α），發(fā)現(xiàn)殘余電流的變化呈現(xiàn)出相移和峰值增強(qiáng)的特征（圖1），相移可以看作是抵抗不同啁啾度的結(jié)果。

圖1.CEP和啁啾共同作用下的殘余電流密度，A、B、C對(duì)應(yīng)不同啁啾率下的最大殘余電流密度

通過(guò)對(duì)比A、B、C三種情況下沿激光偏振方向動(dòng)量kx積分的殘余電流，發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)主要發(fā)生在兩個(gè)正主峰附近（圖2c），選擇P1，P2兩點(diǎn)進(jìn)行分析（圖2b）。根據(jù)相對(duì)帶耦合強(qiáng)度和導(dǎo)帶內(nèi)電子布居隨時(shí)間的演化（圖3），結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著啁啾率α的增大，電子運(yùn)動(dòng)從Landau-Zener-Stückelberg干涉主導(dǎo)轉(zhuǎn)變成了多光子干涉主導(dǎo)，即光與石墨烯的相互作用從非微擾型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槲�擾型。因此，共同作用的結(jié)果可以幫助找到合適的參數(shù)來(lái)研究狀態(tài)轉(zhuǎn)變和電子動(dòng)力學(xué)的控制。這項(xiàng)研究有助于光頻率的信號(hào)處理和光電集成器件應(yīng)用的發(fā)展。

圖2.（a）和（b）為情況B和C的導(dǎo)帶布居，（c）沿激光偏振方向動(dòng)量kx積分的殘余電流

圖3.（a-c）在A、B、C的情況下，P1處的相對(duì)帶耦合強(qiáng)度β(t)和導(dǎo)帶內(nèi)電子布居ρ(t)隨時(shí)間的演化，（d）多光子干涉示意圖

原文鏈接：https://doi.org/10.1364/OE.497291