Fe/Si薄膜中相干声学声子的光激发研究

张郑兵; 马小柏; 金钻明; 马国宏; 杨金波

doi:10.7498/aps.61.097401

摘要

本文通过抽运-探测技术, 利用飞秒激光脉冲激发并探测了Fe/Si薄膜中的高频相干声学声子. 通过经典的阻尼谐振函数, 对声学声子的动力学行为进行了拟合. 实验及拟合结果表明, 该声学声子的共振频率约为0.25 THz, 其退相时间约为12 ps, 且都与激发光的波长和能量密度无关. 声学声子的振幅随着激发光能量密度的增加而线性地增强. 临界参数12e-ph/T约为0.6, 表明相干声学声子的驱动力主要来源于电子热应力的贡献. 最后, 结合薄膜的厚度和质量密度, 可以得到室温下垂直于该Fe/Si薄膜表面(out of plane) 的弹性常数C约为283 GPa.

关键词:

Abstract

High frequency coherent acoustic-phonons are excited in Fe/Si film by using femtosecond pump-probe technique. The dynamics of coherent acoustic-phonons can be fitted well to a classical damped harmonic function. The frequency and the dephasing time of the observed acoustic-phonons are 0.25 THz and 12 ps, respectively, which are independent of pumping photo-energy and fluence. Moreover, the amplitude of the coherent acoustic-phonons is linearly proportional to the fluence. The critical parameter (12e-ph/T) is calculated to be about 0.6, which indicates that the electron pressure might play a significant role in driving coherent acoustic phonons. The thickness and the mass density of the film are required to determine the out-of-plane elastic constant C～283 GPa of the Fe/Si film.

Keywords:

作者及机构信息

1.
上海大学理学院物理系, 上海 200444;

2.
北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京 100871

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11174195, 50701003), 上海市科学技术委员会基础研究计划(批准号: 09530501100), 上海市重点学科建设基金(批准号: S30105) 和国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号: 2010CB833104)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Department of Physics, Shanghai University, Shanghai 200444, China;

2.
State Key Laboratory for Artificial Microstructure and Mesoscopic Physics, Peking University, Beijing 100871, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11174195, 50701003), the Basic Research Program Science and Technology Committee of Shanghai, China (Grant No. 09530501100), the Foundation of Priority Academic Discipline of Shanghai, China (Grant No. S30105), and the National 973 Project (Grant No. 2010CB833104, MOST of China).

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