Femtosecond time-resolved dynamical Franz-Keldysh effect

時間分解動的Franz-Keldysh効果

乙部 智仁; 篠原 康*; 佐藤 駿丞*; 矢花 一浩*

Otobe, Tomohito; Shinohara, Yasushi*; Sato, Shunsuke*; Yabana, Kazuhiro*

時間依存での光物性変化である動的フランツーケルディッシュ効果(DFKE)を、フェムト秒程度の時間分解能で理論的に解析した。理論手法として第一原理実時間計算によるPump-Probe数値実験と解析的理論式の導出を行った。その結果、二つのアプローチは定性的に一致し、DFKEの特徴的振る舞いは誘電関数の変化とPump光電場の位相のズレであることを見出した。この位相のズレは、電場強度に対して敏感に変化することがわかった。

We theoretically investigate the dynamical Franz-Keldysh effect in femtosecond time resolution, that is, the time-dependent modulation of a dielectric function at around the band gap under an irradiation of an intense laser field. We develop a pump-probe formalism in two distinct approaches: first-principles simulation based on real-time time-dependent density functional theory and analytic consideration of a simple two-band model. We find that, while time-average modulation may be reasonably described by the static Franz-Keldysh theory, a remarkable phase shift is found to appear between the dielectric response and the applied electric field.