摘要: 对于新奇的材料体系，采用合适的实验手段进行研究是十分重要的。时间分辨超快光谱是凝聚态物理研究中一种非常独特的实验手段，它利用飞秒激光激发并探测凝聚态物质中的准粒子弛豫过程。超快光谱具有飞秒级的时间分辨能力，可以观察到其它实验方法所... 展开 对于新奇的材料体系，采用合适的实验手段进行研究是十分重要的。时间分辨超快光谱是凝聚态物理研究中一种非常独特的实验手段，它利用飞秒激光激发并探测凝聚态物质中的准粒子弛豫过程。超快光谱具有飞秒级的时间分辨能力，可以观察到其它实验方法所不能观察到的物理过程，例如激发态准粒子复合、晶格的相干振荡、电子温度弛豫等。不仅如此，有别于传统的基态研究方式，超快光谱方法研究的是激发态准粒子的行为和相关信息，可以得到激发态以及费米面以上的相关信息。加上超快光谱的带隙敏感、表面敏感、可区分手性等优点，使得超快光谱在研究各种量子材料方面具有明显的优势。 高温超导体和拓扑半金属因为其十分奇特的物理性质和广阔的应用潜力，引起了广泛的关注，目前已经成为了凝聚态物理研究领域的前沿。然而，高温超导体的超导机理的讨论迄今为止仍未尘埃落定，室温超导的实现也遇到了重重困难;而拓扑半金属中发现的诸多新奇准粒子（诸如Dirac费米子、Weyl费米子、Marjorana费米子等）及诸多新奇的特性（例如量子霍尔效应、反常量子霍尔效应、手性反常效应等）也引发了应用方面的期待。 本论文的第一部分工作利用近红外时间分辨pump-probe超快光谱手段，研究了新型的插层铁基超导体(Li0.84Fe0.16)OHFe0.98Se的准粒子超快动力学以及电声子耦合。在低的激发能量密度下，(Li0.84Fe0.16)OHFe0.98Se的准粒子动力学包含一快一慢两个分量，其中快分量对应于准粒子弛豫的电声子散射过程，慢分量对应于声子-声子散射过程。通过观察升温过程中的慢分量的幅度和寿命变化，我们成功确定了超导转变以及相关参数。在高激发能量密度下，我们根据快分量的寿命确定了(Li0.84Fe0.16)OHFe0.98Se的电声子耦合强度。我们首次区分了之前长期被混淆的理论和超快实验中两种不同的电声子耦合强度定义λ和λA1g。此外，我们系统分析了各类铁基超导体的电声子耦合强度和Tc的关系，发现了超导Tc和电声子耦合强度普遍成正相关，我们的工作表明电声子耦合在铁基超导中扮演了重要角色。 本论文的第二部分工作利用双波长时间分辨pump-probe超快光谱方法研究拓扑Weyl半金属TaAs的准粒子超快动力学以及电声子耦合。TaAs的准粒子动力学同样包含两个分量，对应电声子耦合(Electron-phononCoupling，EPC)和声子-声子散射过程，寿命分别为0.48ps和250ps。在7-267K的温度范围内，动力学无明显变化，表明TaAs在该温度区间内没有发生相变。7K下，两个分量的幅度均随fluence呈正比例变化，寿命呈正相关。其中快分量寿命的fluence依赖可以被我们推导出的EPC导致的准粒子衰减方程很好地描述，并且我们还得到了TaAs的电声子耦合强度信息。我们的角度依赖实验还得到了TaAs的激发态动力学的面内各向同性这一事实。我们的研究结果补全了中等fluence下由EPC主导的动力学的fluence依赖关系，同时也验证了拓扑材料中的电声子耦合过程和其它关联体系是类似的。 收起