2023年首篇Nature出炉，清华大学强势登顶！
时间周期光场，已成为控制固态材料、冷原子和光子系统中的量子态的一个控制旋杆，通过在强耦合极限下与光子修饰的Floquet态杂交，被称为Floquet工程。
这种相互作用，可使量子材料获得定制性质，例如，狄拉克材料的拓扑性质的修改和光学响应的调制。
尽管在过去的十年中有着广泛的研究兴趣，但没有实验证据证明半导体的动量分辨Floquet带工程，这是将Floquet工程扩展到广泛的固态材料的关键一步。
图文导读
研究基于时间和角度分辨光电子能谱测量，报告了模型半导体黑磷中Floquet能带工程的实验特征。 在340-440meV光子能量的近共振泵浦中，在带边缘附近观察到强带重整化。 特别是，光诱导的动态间隙打开在共振点得到解决，它与Floquet边带同时出现。 此外，能带重整化显示出强烈的选择规则，有利于沿扶手椅方向的泵极化，这表明Floquetband工程的赝自旋选择性由晶格对称性强制执行。 本文工作还展示了黑磷中的赝自旋选择性Floquet能带工程，并为半导体的Floquet工程提供了重要的指导原则。
图1 半导体黑磷的Floquet带工程原理图
图2 光诱导能带重整的观察
图3 支持Floquet带工程的证据
Floquet带工程的最基本物理在于，诱导原始Bloch态和被光子修饰的Floquet边带之间的带杂化。 Floquet理论与许多作者的实验结果一致，例如带隙大小对激光能量密度（每单位面积能量的测量）的依赖性。 然而，其他影响是出乎意料的。 本文发现当光子的能量几乎等于材料的带隙能量时，Floquet工程的效果最大。 这一发现与理论预测不一致，理论预测表明这种“共振”激发通过允许激光加热材料来破坏Floquet-Bloch状态。 有趣的是，本文表明，即使将杂质添加到黑磷中以改变能带的占据，并防止电子通过吸收光子的能量穿越带隙，能带结构也会发生变化。 这表明这些变化不是价带中载流子耗尽的结果，因此一定是通过Floquet工程引起的（图3）。
图4 伪自旋选择性Floquet带工程
黑磷的物理特性在本文报告的行为中起着关键作用。 这种材料具有较大的电荷载流子迁移率和易于修改的带隙，其晶体结构是一个褶皱的蜂窝状晶格，由一对层组成，在一个方向上是"扶手椅"形（AC），在另一个方向上是之字形（ZZ）。 众所周知，这种不对称性是导致黑磷的光学特性随方向变化的原因，但作者发现，Floquet工程的结果也强烈地取决于相对于这些方向的光偏振的相对方向。 具体来说，当激光的光的偏振方向从AC轴切换到ZZ轴时，光诱导的带隙变得非常窄。 这表明Floquet-Bloch状态可以通过改变电磁波相对于空间中晶体方向的特性来精确调整。
图5 带泵浦光子能量的Floquet带工程的发展
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