元激发的超快动力学与非线性光谱

本项目以超短光脉冲来研究凝聚态物质中声子，磁振子，激子等的超快动力学和非线性光学性质。研究相干态声子，相干态磁振子的激发与探测，从中得到物质内部的物理规律并在相干量子态的层面控制元激发；同时研究激子的超快弛豫过程和非线性光学特性。具体的研究对象包括：新型铁基高温超导体的相干态声子特性和反铁磁相的相干激发与探测；新型空穴掺杂型ZnO宽禁带半导体的激子弛豫过程；以及在其他新奇物质体系中的元激发的动力学和非线性光学特性。

本课题原计划研究如下几个重要内容：（1）完成相干态的激发与探测实验手段的完善、样品的获得与制备、液氦低温和变温实验环境的完善。（2）研究铁基超导体的超快动力学过程，获得载流子寿命，如有可能分析其相关的物理机制。（3）除上述两项研究内容外，如有可能，研究其他新近发现的有趣的物理体系。.研究中我们顺利如期地完成了（1）凝聚态物质的超快光谱实验室的建设和完善，获得了以FeTe0.5Se0.5超导薄膜样品和BaFe2-xNixAs2铁基超导体为代表的铁基超导体样品和Graphene, Er1−xYbxFe2O4等很好的样品，完善了液氦低温和变温实验环境，还实现了外加8T磁场环境的获得，重要的是建成完善了一个国际水准的综合性超快光谱和非线性光学实验室。（2）我们先后获得了铁基超导体样品BaFe2-xNixAs2和FeTe0.5Se0.5的超快动力学数据，获得了载流子寿命随温度和激光功率以及掺杂浓度的变化，主要研究了这些体系中的相干态声子的激发-探测，准粒子的超快动力学过程，分析了它们与超导转变的相关性及集体元激发等量子态的产生物理机制。（3）针对新近发现的石墨烯材料和铁电体Er1−xYbxFe2O4等进行了一系列非线性的光学实验研究，发现了由狄拉克圆锥能带结构所引起的纯相干的非线性光学性质—空间自相位调制，铁电体局域场所引起的Stark效应，等等。.这期间研究内容开展顺利而有成效，取得了一些有意义的研究成果，也对一些科学问题进行了有益的探索。以我们搭建和完善的实验系统为依托，发表了5篇SCI文章，其中4篇为主要通讯作者（2篇Nano Letters, 1篇JAP，1篇CPL），1篇为非通讯作者（J. Phys. D: Appl. Phys.）,另外还有2篇以唯一作者发表的受邀请的综述性文章。以上工作都以资助号的形式明确标准受基金委此面上项目的资助，均系负责人所在单位为第一单位。受此项目资助的科研进展顺利，还有一些工作仍在后续进行中，截止到项目结题，我们所采集的实验数据仍有部分尚未完全整理完毕，后续还有工作即将做出。.财务运行状况良好，结算总体和各个分项持平。先后有两名博士受资助毕业，分别到美国做博士后和在国内大学做讲师。另有两名在读研究生和两名联合培养学生。国际合作与交流开展很好，既有外出参加国际会议和访问，也有邀请包括爱尔兰皇家科学院院士在内的国际学者专家来访做重要报告。