La bande interdite, c'est-à-dire l'écart d'énergie entre la valence la plus élevée et la bande de conduction la plus basse, est une propriété déterminante des solides isolants, qui régit la manière dont ils absorbent la lumière et conduisent l'électricité. Suivre l'évolution d'une bande interdite sous une forte excitation laser est un défi de longue date, car les processus sous-jacents se déroulent sur des échelles de temps femtosecondes et sont difficiles à suivre directement, en particulier pour les diélectriques à large bande interdite.
Dans le cadre d'une collaboration entre le Max-Born-Institute, l'ARCNL Amsterdam et l'Université d'Aarhus, des chercheurs ont montré que l'interférométrie à haute harmonique dans l'ultraviolet extrême (XUV) peut fournir un accès direct à une telle dynamique.
À l'aide de paires d'impulsions laser proche infrarouge à verrouillage de phase, l'équipe a mesuré les franges d'interférence et leur décalage en fonction de l'intensité dans les harmoniques d'ordre élevé générées par le verre de silice (SiO2) et de l'oxyde de magnésium (MgO).
Ces décalages de frange codent des changements transitoires de la bande interdite électronique, la silice montrant les signatures d'une bande interdite en diminution, tandis que MgO présente un élargissement.
Les expériences ont été étayées par une modélisation analytique et des simulations d'équation de Bloch sur semi-conducteurs, confirmant que les variations de phase observées sont cohérentes avec les modifications de la structure électronique induites par l'excitation.
Le travail établit le HHG interférométrique comme une sonde entièrement optique largement applicable de la dynamique de la structure de bande dans les solides. Au-delà des connaissances fondamentales, cette approche ouvre la voie à la métrologie ultrarapide des semi-conducteurs et aux futures technologies électro-optiques pétahertz.
