近日，我院量子材料超快光电物理团队在《Physical Review B》上发表题为“Optical control of charge carrier behavior and electron-phonon strong coupling in Co⁴⁰Fe⁴⁰B²⁰/Ti heterostructures”的学术论文。

以Co^(0-x)Fe^(x)B²⁰/Ti双层结构为代表的铁磁金属/非磁轻金属异质结，具有电荷、自旋、轨道及晶格等自由度相互作用产生的丰富多体效应，因此，是当前开展自旋电子学、轨道电子学及太赫兹（THz）器件研究的重要体系。近年来，学界大多基于THz波发射光谱研究这类异质结的多体效应和器件应用，而对此类异质结的THz波吸收特性及相关机制知之甚少，这将阻碍相关THz光电器件的设计与优化。

我院的量子材料超快光电物理团队（负责人：丁岚、徐文）针对上述问题，实验研究了Co⁴⁰Fe⁴⁰B²⁰(CFB)/Ti异质结的THz吸收特性及其机制，观测到了电子-声子强耦合形成的Fano型THz吸收谱线，并进一步揭示了其微观物理过程和全光调控特性。该工作是团队基于2025年铁磁、反铁磁系统THz物理相关研究成果（Phys. Rev. Appl., 24, 024009, 2025; Phys. Status Solidi A, 2500030, 2025; Appl. Phys. Lett., 126, 153102, 2025）取得的新进展。

图1： (a) CFB(d)/Ti（d = 15、30、120 nm）样品在不同光功率密度下THz电导实部 G¹(ω)和 (b) 虚部G²(ω) 随频率f = ω/2π 的变化关系。电导数值均以量子电导 Σ⁰ = e₂/h 归一化。插图：光泵浦–THz探测实验原理示意图。(c) 1.65 THz 处 G¹(ω)/Σ⁰的调制深度η。(d) bcc-CoFe与hcp-Ti 晶格相互作用产生界面声子的示意图。(e)界面声子与自由电子耦合形成 Drude-Fano 响应的机制示意图。

如图1所示，该研究测出了CFB/Ti异质结的THz光电导谱，并在1.6 THz附近观测到显著的Fano线型，该峰源于异质结中自由电子与界面声子的强耦合。更为重要的是，这种电子-声子强耦合形成的THz吸收峰能被波长445 nm的连续激光高效调谐。对于CFB(15 nm)/Ti样品，可通过改变激光功率密度在1.65 THz处实现高达82.5%的调制深度，这为发展全光THz调制器奠定了基础。此外，这种激光能量相关的电子-声子THz响应还表明，过往基于铁磁金属/非磁金属异质结的THz波发射器研究可能大大低估了界面声子和样品制备对器件真实工作带宽的影响。

论文第一作者为云南大学物理与天文学院博士后王秋仅（合作导师徐文教授），通讯作者为云南大学丁岚教授、张语军副教授和兰州大学席力教授。此项研究得到了国家自然科学基金、云南省基础研究专项、云南省“彩云博士后基金”等多个项目的资助，依托超快磁光综合实验室完成。

论文链接: DOI: https://doi.org/10.1103/xykr-mqm5