最近、中国科学院（CAS）の上海光学精密機械研究所（SIPM）の強磁場レーザー物理学の国家重点実験室は、残留電流を生成するためのグラフェンの超高速光制御の研究で進歩を遂げた。 関連する研究結果は、「搬送波エンベロープ位相とチャープの複合効果下の残留電流: 位相シフトとピーク強調」というタイトルで Optics 誌に掲載されています。 結果は Optics Express に掲載されました。
高速信号処理の可能性を秘めた光場駆動電流は、光波エレクトロニクスにおける重要な開発分野です。 関連研究には多くの材料が使用されてきましたが、その中でもグラフェンは、シールド効果が弱く、損傷閾値が高く、キャリア移動度が高いという点で独特です。 グラフェンにおけるキャリア輸送の深い理解と正確な操作は、ビートヘルツレベルでの超高速光電子デバイスの開発にとって重要な基盤です。 研究者らは、直線偏光駆動ライトフィールドのキャリアエンベロープ位相（CEP、φ）と直線チャープレート（ ）を同時に変化させることにより、残留電流の変化が位相シフトとピーク増強を示すことを発見しました（図1）。位相シフトは、異なるチャープ度に抵抗した結果と見なすことができます。
SIPOで数サイクルのフェムト秒レーザーをグラフェンに照射することによる光電流発生の操作の進歩
図 1 CEP とチャープの複合効果の下での残留電流密度、A、B、C は異なるチャープレートでの最大残留電流密度に対応します
A、B、Cの3つのケースでレーザーの偏光方向に沿った運動量kxで積分した残留電流を比較すると、主に2つの正のメインピーク（図2c）の近くで増強が発生し、2つの正のメインピーク（図2c）の近くで増強が発生することがわかります。 P1 と P2 の点が分析のために選択されます (図 2b)。 相対的なバンド結合強度と、時間の経過に伴う伝導帯での電子製造の進化に基づいて（図3）、チャープレートの増加に伴い、電子の運動がランダウ・ツェナー・シュテュッケルベルク干渉からシフトすることがわかります。つまり、光とグラフェンの相互作用は、非摂動的なものから摂動的なものへと徐々に変化します。 摂動型に移行しました。 したがって、相互作用の結果は、状態遷移と電子ダイナミクスの制御を研究するための適切なパラメーターを見つけるのに役立ちます。 この研究は、光周波数の信号処理および光電子集積デバイス応用の開発に貢献します。
SIPMにおける数サイクルフェムト秒レーザー照射によるグラフェンからの光電流生成の操作の進歩
図 2 (a) および (b) ケース B および C の伝導帯の作製、(c) レーザーの偏光方向に沿った運動量 kx によって積分された残留電流。
SIPMでフェムト秒レーザーをより少ないサイクルで照射したグラフェンにおける光電流生成の操作の進歩。
図 3 (ac) A、B、C の場合の P1 の伝導帯における相対バンド結合強度 (t) と電子形成 ρ(t) の経時変化、(d) 多光子干渉の模式図
