본 연구에서 우리는 광의 두 역할을 활용하여 물질로부터의 전자의 극한속도인 수 펨토초 극초고속 시간분해 반응과 동역학의 새로운 활용 가능성에 대하여 이론적 측면의 제안을 하였다. 첫 번째로, 우리는 고체물질 속 단일 전자 Kohn-Sham 오비탈의 실시간 전자구조를 효율적으로 관찰할 수 있는 시간분해 광전자분광 계산 테크닉을 제안하였다. 이 계산에서 우리는 Tran-Blaha 교환 작용으로 기술되는 강상관물질 CuO와 NiO에서 동역학적 Zaanen-Sawatzky-Aallen 과정을 제안하였다. 또한, 우리는 ...
본 연구에서 우리는 광의 두 역할을 활용하여 물질로부터의 전자의 극한속도인 수 펨토초 극초고속 시간분해 반응과 동역학의 새로운 활용 가능성에 대하여 이론적 측면의 제안을 하였다. 첫 번째로, 우리는 고체물질 속 단일 전자 Kohn-Sham 오비탈의 실시간 전자구조를 효율적으로 관찰할 수 있는 시간분해 광전자분광 계산 테크닉을 제안하였다. 이 계산에서 우리는 Tran-Blaha 교환 작용으로 기술되는 강상관물질 CuO와 NiO에서 동역학적 Zaanen-Sawatzky-Aallen 과정을 제안하였다. 또한, 우리는 그래핀에서 가짜스핀-연관 광학적 작용을 관찰하였으며, 이는 신물질에서의 가짜스핀 동역학을 연구할 새로운 기회를 제공할 수 있다. 두 번째로, 우리는 빛의 전기장에 의해 유도되는 전자의 극초고속 동역학의 응용성에 관한 연구를 수행하였다. 넓은 갭 반도체에 압력을 가하여, 에너지띠를 변화하여 전자의 유효질량을 변화시키면, 그 물질에서의 빛에 의한 전류를 효과적으로 제어할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 마지막으로, 저차원 강자성물질과 비자성 물질의 이종접합을 고려하여 고강도 레이저펄스에 노출시키면, 빛에 의한 전자의 움직임이 순수 스핀의 움직임으로 변환될 수 있음을 발견하였다. 본 연구가 미지의 영역인 전자계 극한 시간영역에서의 움직임과 그 활용을 이해할 수 있는데 기여를 할 수 있을 것이라 기대한다.
본 연구에서 우리는 광의 두 역할을 활용하여 물질로부터의 전자의 극한속도인 수 펨토초 극초고속 시간분해 반응과 동역학의 새로운 활용 가능성에 대하여 이론적 측면의 제안을 하였다. 첫 번째로, 우리는 고체물질 속 단일 전자 Kohn-Sham 오비탈의 실시간 전자구조를 효율적으로 관찰할 수 있는 시간분해 광전자분광 계산 테크닉을 제안하였다. 이 계산에서 우리는 Tran-Blaha 교환 작용으로 기술되는 강상관물질 CuO와 NiO에서 동역학적 Zaanen-Sawatzky-Aallen 과정을 제안하였다. 또한, 우리는 그래핀에서 가짜스핀-연관 광학적 작용을 관찰하였으며, 이는 신물질에서의 가짜스핀 동역학을 연구할 새로운 기회를 제공할 수 있다. 두 번째로, 우리는 빛의 전기장에 의해 유도되는 전자의 극초고속 동역학의 응용성에 관한 연구를 수행하였다. 넓은 갭 반도체에 압력을 가하여, 에너지띠를 변화하여 전자의 유효질량을 변화시키면, 그 물질에서의 빛에 의한 전류를 효과적으로 제어할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 마지막으로, 저차원 강자성물질과 비자성 물질의 이종접합을 고려하여 고강도 레이저펄스에 노출시키면, 빛에 의한 전자의 움직임이 순수 스핀의 움직임으로 변환될 수 있음을 발견하였다. 본 연구가 미지의 영역인 전자계 극한 시간영역에서의 움직임과 그 활용을 이해할 수 있는데 기여를 할 수 있을 것이라 기대한다.
We introduce two aspects of the optical pulses (i.e., an audience watching the dynamics and a leading actor raising the dynamics) and demonstrate the interactions in terms of observations of real time-resolved responses and novel applications to open up the fastest electronics. First, we propose a n...
We introduce two aspects of the optical pulses (i.e., an audience watching the dynamics and a leading actor raising the dynamics) and demonstrate the interactions in terms of observations of real time-resolved responses and novel applications to open up the fastest electronics. First, we propose a new calculation tech-nique for the time-resolved photoemission spectroscopy that efficiently capture the real-time spectral weights of electronic structures of time-evolving single-particle Kohn-Sham orbitals in solid systems at the extremely ultrashort temporal space. It is found that the calculation can be used to explorer the non-equilibrium phase transitions of strongly correlated electron systems within the frame of the Tran-Blaha exchange potential so that it gives a new insight into the dynamical aspect of Zaanen-Sawatzky-Allen scheme in the case of excited CuO and NiO. We also introduce an appearance of pseudospin-correlated optical transitions in graphene and this would provide a chance to observe the dynamics of pseudospins in emerging materials. Second, control of electrons or their spins in the subfemtosecond time span could become a new pathway to the fastest elec-tronics or spintronics based on the light-wave-induced dynamics. We shall see the applied strain in wide-gap semiconductors is found to be a useful application to manipulate the light-wave-induced current in terms of change in effective mass as a controlling parameter. Also, we provide a smart heterojunction between 2D ferromagnetic transition metal tri-chalcogenide and non-magnetic semiconductor is shown as a petahertz spin device that generate spin filtered current or injector under the strong optical field. We believe our studies on the real-time dynamics provides an unexplored and undefined aspect induced by the optical pulses and suggests new guidance to the meaningful subfemtosecond physics.
We introduce two aspects of the optical pulses (i.e., an audience watching the dynamics and a leading actor raising the dynamics) and demonstrate the interactions in terms of observations of real time-resolved responses and novel applications to open up the fastest electronics. First, we propose a new calculation tech-nique for the time-resolved photoemission spectroscopy that efficiently capture the real-time spectral weights of electronic structures of time-evolving single-particle Kohn-Sham orbitals in solid systems at the extremely ultrashort temporal space. It is found that the calculation can be used to explorer the non-equilibrium phase transitions of strongly correlated electron systems within the frame of the Tran-Blaha exchange potential so that it gives a new insight into the dynamical aspect of Zaanen-Sawatzky-Allen scheme in the case of excited CuO and NiO. We also introduce an appearance of pseudospin-correlated optical transitions in graphene and this would provide a chance to observe the dynamics of pseudospins in emerging materials. Second, control of electrons or their spins in the subfemtosecond time span could become a new pathway to the fastest elec-tronics or spintronics based on the light-wave-induced dynamics. We shall see the applied strain in wide-gap semiconductors is found to be a useful application to manipulate the light-wave-induced current in terms of change in effective mass as a controlling parameter. Also, we provide a smart heterojunction between 2D ferromagnetic transition metal tri-chalcogenide and non-magnetic semiconductor is shown as a petahertz spin device that generate spin filtered current or injector under the strong optical field. We believe our studies on the real-time dynamics provides an unexplored and undefined aspect induced by the optical pulses and suggests new guidance to the meaningful subfemtosecond physics.
주제어
#Ultrafast subfemtosecond dyanmics light and matter interactions time-resolved photoemission spectroscopy
학위논문 정보
저자
Youngjae Kim
학위수여기관
DGIST
학위구분
국내박사
학과
신물질과학전공
지도교수
이재동,JaeDong Lee
발행연도
2020
총페이지
136
키워드
Ultrafast subfemtosecond dyanmics light and matter interactions time-resolved photoemission spectroscopy
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