已知晶格涨落lattice fluctuations会影响处于平衡态的量子材料相变,也决定光诱导相变的动力学。然而在这些动态环境中,依然尚待探索。
2月2日,德国马克斯普朗克物质结构与动力学研究所 (Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter) M. Fechner, M. Först,A. Cavalleri等,在Nature Materials上发文,报道了在量子顺电体paraelectric钛酸锶SrTiO3中,晶格涨落的时间演化,并证明了中红外驱动可以诱导亚稳铁电态。
在这些物理学中,至关重要的是极性不稳定性和反铁畸变旋转之间竞争,这在平衡态时,阻碍了长程铁电性的形成。利用高强度中红外光脉冲,以共振驱动17THz的Ti–O伸缩模式,并在自由电子激光器上,使用时间分辨X射线漫散射,测量了由此产生的晶格涨落变化。在快速增加之后,观察到了R点反铁畸变晶格涨落的长寿命猝灭。
通过考虑四阶非线性声子与驱动光学声子相互作用和三阶非线性声子与晶格应变耦合,分别从理论上解释了晶格涨落的增强和减弱。这些观测结果为光诱导铁电性的物理学,提供了许多可检验的假设。

图1: 钛酸锶SrTiO3,STO的基本变形distortions。

图2: 时间分辨X射线漫散射。

图3: 布里渊区的非谐声子-声子耦合。

图4: 激发通量的测量和模拟。

图5: 反铁畸变antiferrodistortive,AFD晶格涨落,对势能景观的影响。
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