近日🌳，理學院超快光子學實驗室馬國宏教授團隊聯合山東科技大學張會雲教授和南京大學梁世軍副教授，在量子材料II類Dirac半金屬非平衡態的研究上取得重要進展，該工作以“Observation of Negative Terahertz Photoconductivity in Large Area Type-II Dirac Semimetal PtTe₂”為題發表於物理頂級學術期刊《Physical Review Letters》上🕧，並被評為當期的編輯推薦(Editors’Suggestion)文章。

近年來👩‍🍳，II類Dirac半金屬由於其新奇的拓撲性質以及在光電子器件領域豐富的應用引發了研究人員的極大的關註。PtTe₂作為II類Dirac半金屬的典型代表🧆，其在平衡態下的性質已被廣泛研究，而在非平衡態下的性質卻有待揭示。理解PtTe₂光激發後形成的各種元激發的形成、動力學演化🚴🏻‍♀️、澄清其潛在的相互作用機製不僅提供了控製能量弛豫和耗散的路徑——這對凝聚態物理及器件物理是極其重要的🌖，也為進一步探索其他II類Dirac半金屬和Weyl半金屬光激發準粒子動力學打開了大門👩🏻‍⚕️。而瞬態太赫茲 (THz) 光電導譜具有超快、無損和無接觸等特性👩🏽‍🦲，是探索各種元激發動態相互作用的理想光譜工具👩‍❤️‍💋‍👨。

本研究以超快THz光譜技術為手段👭🏼，系統探究了II類Dirac半金屬PtTe₂中的光激發超快載流子動力學，在亞皮秒時間尺度內觀測到了反常且十分有趣的負THz光電導響應💆🏿‍♂️。考慮到PtTe₂具有很強的電子-聲子耦合◻️，結合激發功率🩶、樣品溫度🎅🏽🧑🏻‍🦽‍➡️、樣品厚度依賴的瞬態THz光譜以及THz光電導率色散證明了這種反常的負光電導源於一種準粒子——小極化子(small polaron)的形成🦶🏿。光激發後由於很強的電子-光學聲子耦合引起光載流子附近的晶格畸變，載流子產生自捕獲效應，導致系統的遷移率降低🥀，從而導致負的光電導現象👩‍❤️‍👨。該工作對追蹤並操控電聲耦合以及電子的能量弛豫具有重要意義，對基於PtTe₂的超快光電子器件的開發與設計提供了重要的平臺與借鑒。

万事平台為本論文的第一完成單位和通訊單位🦇，馬國宏教授指導的物理系博士生索鵬為該論文的第一作者，万事平台馬國宏教授和南京大學梁世軍副教授為共同通訊作者。

本研究得到國家自然科學基金重點項目No.61735010等科研項目的資助。

論文鏈接：

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.126.227402