近日，大連化物所化學(xué)動力學(xué)研究室表面反應(yīng)動力學(xué)研究組(1114 組)周傳耀研究員等利用自行研制的基于高次諧波產(chǎn)生的飛秒時間分辨角分辨極紫外光電子能譜儀，對石墨狄拉克點附近的載流子動力學(xué)從能量和動量維度進行了直接測量，發(fā)現(xiàn)了與激發(fā)光子能量密切相關(guān)的碰撞電離，為激發(fā)光子能相關(guān)的載流子倍增提供了直接證據(jù)。
 

　　從時間、能量和動量維度認(rèn)識晶體材料被光激發(fā)后的載流子動力學(xué)對理解材料本身的性質(zhì)和優(yōu)化能量轉(zhuǎn)化效率至關(guān)重要。常規(guī)的時間分辨技術(shù)往往不能獲得動量信息，角分辨光電子能譜是研究動量分辨電子結(jié)構(gòu)(能帶結(jié)構(gòu))的利器，結(jié)合泵浦-探測技術(shù)就能研究載流子在能量和動量空間的演化。根據(jù)能量和動量守恒定律，對于高動量空間電子結(jié)構(gòu)(如石墨狄拉克點和單層MoS2價帶頂和導(dǎo)帶底)的測量需要極紫外波段的光源。
 

　　前期，周傳耀等利用高次諧波產(chǎn)生技術(shù)，獲得了42 eV的超快激光，并將其與角分辨光電子能譜結(jié)合，研制了飛秒時間分辨角分辨極紫外光電子能譜儀。本工作中，研究人員利用該儀器研究了紫外光和紅外光激發(fā)下石墨狄拉克點附近的載流子動力學(xué)，發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)帶底部載流子的優(yōu)先增加，系統(tǒng)分析后將其歸結(jié)為碰撞電離。研究發(fā)現(xiàn)，由于散射空間和剩余能量的變化，紫外光激發(fā)比紅外光激發(fā)具有更高的碰撞電離效率，從而具有更有效的載流子倍增。
 

　　上述工作以“Excitation Photon Energy-Dependent Carrier Multiplication in Graphite”為題，于近日發(fā)表在ACS Materials Letters上。該工作的第一作者是我所1114組的博士后夏樹才。上述工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院等項目的資助。(文/圖 夏樹才)