Физики научились управлять электронами в графене с помощью двухцветного света

Исследователи из Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге, Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, Техниона и Университета Центральной Флориды впервые продемонстрировали, что двухцветное световое поле может не только создавать, но и управлять электронами в графене. Результаты опубликованы в журнале Nature Physics. Об этом пишет сайт Phys.org.

В эксперименте использовалась полоска однослойного графена, выращенная на подложке из карбида кремния и соединённая с золотыми электродами. Образец облучали циркулярно поляризованными лазерными импульсами длиной 1550 нм и длительностью около 200 фемтосекунд. Это поле временно изменяло электронную структуру материала, создавая так называемое состояние Флоке — гибридное состояние материи и света.

Второе лазерное поле с удвоенной частотой (775 нм) использовалось для управления электронами внутри этого состояния. Меняя поляризацию и относительное время задержки двух полей, учёные контролировали силу и направление фототоков. Они наблюдали круговой дихроизм фототоков и аномальный эффект Холла, при котором электроны отклонялись вбок без приложения магнитного поля.

Измерения, подтверждённые расчётами, показали наличие долинно-поляризованных токов: одна из двух электронных долин графена вносила больший вклад в ток, чем другая. Фототоки оказались чувствительны к изменениям в пределах одного цикла света.

«Мы считаем, что возможность использовать второе оптическое поле для управления электронами в состоянии Флоке — важный шаг вперёд», — отметил Питер Хоммельхофф, соавтор работы. Метод может применяться для создания светоиндуцированных топологических состояний в других материалах и способствовать развитию сверхбыстрой топологической электроники, сенсоров и спектроскопии.