We report on time-resolved broadband transient reflectivity (tr-bb-TR) measurements performed on a bulk single crystal of Td-MoTe2 as a function of the incident pump fluence (F). Tr-bb-TR data unveil photoinduced electronic changes progressing on the sub-picosecond timescale as well as the dynamics of the coherent low-frequency 1A1 interlayer shear phonon. Our results indicate a gradual evolution of both the TR and the 1A1 Fourier intensity spectra as a function of F, ruling out the threshold-like change that has been associated with the ultrafast photoinduced Td → 1T ′ phase transition. We also observe a large redshift of the 1A1 Fourier spectral features, which implies that large renormalization effects are taking place on the interband transitions that are dielectrically susceptible to the 1A1 interlayer shear phonon displacement.
References
1.
M. B.
Vellinga
, R.
de Jonge
, and C.
Haas
, J. Solid State Chem.
2
, 299
(1970
).2.
D.
Rhodes
, D. A.
Chenet
, B. E.
Janicek
, C.
Nyby
, Y.
Lin
, W.
Jin
, D.
Edelberg
, E.
Mannebach
, N.
Finney
, A.
Antony
, T.
Schiros
, T.
Klarr
, A.
Mazzoni
, M.
Chin
, Y.-c.
Chiu
, W.
Zheng
, Q. R.
Zhang
, F.
Ernst
, J. I.
Dadap
, X.
Tong
, J.
Ma
, R.
Lou
, S.
Wang
, T.
Qian
, H.
Ding
, R. M.
Osgood
, D. W.
Paley
, A. M.
Lindenberg
, P. Y.
Huang
, A. N.
Pasupathy
, M.
Dubey
, J.
Hone
, and L.
Balicas
, Nano Lett.
17
, 1616
(2017
).3.
S.
Song
, D. H.
Keum
, S.
Cho
, D.
Perello
, Y.
Kim
, and Y. H.
Lee
, Nano Lett.
16
, 188
(2016
).4.
L.
Wang
, I.
Meric
, P. Y.
Huang
, Q.
Gao
, Y.
Gao
, H.
Tran
, T.
Taniguchi
, K.
Watanabe
, L. M.
Campos
, D. A.
Muller
, J.
Guo
, P.
Kim
, J.
Hone
, K. L.
Shepard
, and C. R.
Dean
, Science
342
, 614
(2013
).5.
R.
He
, S.
Zhong
, H. H.
Kim
, G.
Ye
, Z.
Ye
, L.
Winford
, D.
McHaffie
, I.
Rilak
, F.
Chen
, X.
Luo
, Y.
Sun
, and A. W.
Tsen
, Phys. Rev. B
97
, 041410
(2018
).6.
A. A.
Soluyanov
, D.
Gresch
, Z.
Wang
, Q.
Wu
, M.
Troyer
, X.
Dai
, and B. A.
Bernevig
, Nature
527
, 495
(2015
).7.
J.
Jiang
, Z. K.
Liu
, Y.
Sun
, H. F.
Yang
, C. R.
Rajamathi
, Y. P.
Qi
, L. X.
Yang
, C.
Chen
, H.
Peng
, C.-C.
Hwang
, S. Z.
Sun
, S.-K.
Mo
, I.
Vobornik
, J.
Fujii
, S. S. P.
Parkin
, C.
Felser
, B. H.
Yan
, and Y. L.
Chen
, Nat. Commun.
8
, 13973
(2017
).8.
B.
Yan
and C.
Felser
, Annu. Rev. Condens. Matter Phys.
8
, 337
(2017
).9.
D. H.
Keum
, S.
Cho
, J. H.
Kim
, D.-H.
Choe
, H.-J.
Sung
, M.
Kan
, H.
Kang
, J.-Y.
Hwang
, S. W.
Kim
, H.
Yang
, K. J.
Chang
, and Y. H.
Lee
, Nat. Phys.
11
, 482
(2015
).10.
A.
Crepaldi
, G.
Autès
, G.
Gatti
, S.
Roth
, A.
Sterzi
, G.
Manzoni
, M.
Zacchigna
, C.
Cacho
, R. T.
Chapman
, E.
Springate
, E. A.
Seddon
, P.
Bugnon
, A.
Magrez
, H.
Berger
, I.
Vobornik
, M.
Kalläne
, A.
Quer
, K.
Rossnagel
, F.
Parmigiani
, O. V.
Yazyev
, and M.
Grioni
, Phys. Rev. B
96
, 241408
(2017
).11.
M. Y.
Zhang
, Z. X.
Wang
, Y. N.
Li
, L. Y.
Shi
, D.
Wu
, T.
Lin
, S. J.
Zhang
, Y. Q.
Liu
, C. N.
Wang
, Q. M.
Liu
, J.
Wang
, T.
Dong
, and N. L.
Wang
, arXiv:1806.09075 (2018
).12.
M. Y.
Zhang
, Z. X.
Wang
, Y. N.
Li
, L. Y.
Shi
, D.
Wu
, T.
Lin
, S. J.
Zhang
, Y. Q.
Liu
, Q. M.
Liu
, J.
Wang
, T.
Dong
, and N. L.
Wang
, Phys. Rev. X
9
, 021036
(2019
).13.
E. J.
Sie
, C. M.
Nyby
, C. D.
Pemmaraju
, S. J.
Park
, X.
Shen
, J.
Yang
, M. C.
Hoffmann
, B. K.
Ofori-Okai
, R.
Li
, A. H.
Reid
, S.
Weathersby
, E.
Mannebach
, N.
Finney
, D.
Rhodes
, D.
Chenet
, A.
Antony
, L.
Balicas
, J.
Hone
, T. P.
Devereaux
, T. F.
Heinz
, X.
Wang
, and A. M.
Lindenberg
, Nature
565
, 61
(2019
).14.
Y.
Qi
, M.
Guan
, D.
Zahn
, T.
Vasileiadis
, H.
Seiler
, Y. W.
Windsor
, H.
Zhao
, S.
Meng
, and R.
Ernstorfer
, arXiv:2105.14175 (2021
).15.
S.
Beaulieu
, S.
Dong
, N.
Tancogne-Dejean
, M.
Dendzik
, T.
Pincelli
, J.
Maklar
, R. P.
Xian
, M. A.
Sentef
, M.
Wolf
, A.
Rubio
, L.
Rettig
, and R.
Ernstorfer
, Sci. Adv.
7
, eabd9275
(2021
).16.
D.
Li
, C.
Wei
, J.
Song
, X.
Huang
, F.
Wang
, K.
Liu
, W.
Xiong
, X.
Hong
, B.
Cui
, A.
Feng
, L.
Jiang
, and Y.
Lu
, Nano Lett.
19
, 4195
(2019
).17.
J.
Liang
, J.
Zhang
, Z.
Li
, H.
Hong
, J.
Wang
, Z.
Zhang
, X.
Zhou
, R.
Qiao
, J.
Xu
, P.
Gao
, Z.
Liu
, Z.
Liu
, Z.
Sun
, S.
Meng
, K.
Liu
, and D.
Yu
, Nano Lett.
17
, 7539
(2017
).18.
L.
Mennel
, M.
Paur
, and T.
Mueller
, APL Photonics
4
, 034404
(2019
).19.
L.
Zhou
, H.
Fu
, T.
Lv
, C.
Wang
, H.
Gao
, D.
Li
, L.
Deng
, and W.
Xiong
, Nanomaterials
10
, 2263
(2020
).20.
A. R.
Khan
, B.
Liu
, L.
Zhang
, Y.
Zhu
, X.
He
, L.
Zhang
, T.
Lü
, and Y.
Lu
, Adv. Opt. Mater.
8
, 2000441
(2020
).21.
E. M.
Mannebach
, C.
Nyby
, F.
Ernst
, Y.
Zhou
, J.
Tolsma
, Y.
Li
, M.-J.
Sher
, I.-C.
Tung
, H.
Zhou
, Q.
Zhang
, K. L.
Seyler
, G.
Clark
, Y.
Lin
, D.
Zhu
, J. M.
Glownia
, M. E.
Kozina
, S.
Song
, S.
Nelson
, A.
Mehta
, Y.
Yu
, A.
Pant
, O. B.
Aslan
, A.
Raja
, Y.
Guo
, A.
DiChiara
, W.
Mao
, L.
Cao
, S.
Tongay
, J.
Sun
, D. J.
Singh
, T. F.
Heinz
, X.
Xu
, A. H.
MacDonald
, E.
Reed
, H.
Wen
, and A. M.
Lindenberg
, Nano Lett.
17
, 7761
(2017
).22.
H.
Kumazoe
, A.
Krishnamoorthy
, L.
Bassman
, R. K.
Kalia
, A.
Nakano
, F.
Shimojo
, and P.
Vashishta
, J. Phys.: Condens. Matter
30
, 32LT02
(2018
).23.
S.
Zhong
, A.
Tiwari
, G.
Nichols
, F.
Chen
, X.
Luo
, Y.
Sun
, and A. W.
Tsen
, Phys. Rev. B
97
, 241409
(2018
).24.
K.
Zhang
, C.
Bao
, Q.
Gu
, X.
Ren
, H.
Zhang
, K.
Deng
, Y.
Wu
, Y.
Li
, J.
Feng
, and S.
Zhou
, Nat. Commun.
7
, 13552
(2016
).25.
L.
Perfetti
, P. A.
Loukakos
, M.
Lisowski
, U.
Bovensiepen
, H.
Berger
, S.
Biermann
, P. S.
Cornaglia
, A.
Georges
, and M.
Wolf
, Phys. Rev. Lett.
97
, 067402
(2006
).26.
M.
Eichberger
, H.
Schäfer
, M.
Krumova
, M.
Beyer
, J.
Demsar
, H.
Berger
, G.
Moriena
, G.
Sciaini
, and R. J. D.
Miller
, Nature
468
, 799
(2010
).27.
Y. M.
Dai
, J.
Bowlan
, H.
Li
, H.
Miao
, S. F.
Wu
, W. D.
Kong
, P.
Richard
, Y. G.
Shi
, S. A.
Trugman
, J.-X.
Zhu
, H.
Ding
, A. J.
Taylor
, D. A.
Yarotski
, and R. P.
Prasankumar
, Phys. Rev. B
92
, 161104
(2015
).28.
L.
Waldecker
, R.
Bertoni
, H.
Hübener
, T.
Brumme
, T.
Vasileiadis
, D.
Zahn
, A.
Rubio
, and R.
Ernstorfer
, Phys. Rev. Lett.
119
, 036803
(2017
).29.
K.
Rossnagel
, J. Phys.: Condens. Matter
23
, 213001
(2011
).30.
H. J.
Zeiger
, J.
Vidal
, T. K.
Cheng
, E. P.
Ippen
, G.
Dresselhaus
, and M. S.
Dresselhaus
, Phys. Rev. B
45
, 768
(1992
).31.
R.
Scholz
, T.
Pfeifer
, and H.
Kurz
, Phys. Rev. B
47
, 16229
(1993
).32.
A. V.
Kuznetsov
and C. J.
Stanton
, Phys. Rev. Lett.
73
, 3243
(1994
).33.
L.
Dhar
, J. A.
Rogers
, and K. A.
Nelson
, Chem. Rev.
94
, 157
(1994
).34.
G. A.
Garrett
, T. F.
Albrecht
, J. F.
Whitaker
, and R.
Merlin
, Phys. Rev. Lett.
77
, 3661
(1996
).35.
R.
Merlin
, Solid State Commun.
102
, 207
(1997
).36.
M. F.
DeCamp
, D. A.
Reis
, P. H.
Bucksbaum
, and R.
Merlin
, Phys. Rev. B
64
, 092301
(2001
).37.
T. E.
Stevens
, J.
Kuhl
, and R.
Merlin
, Phys. Rev. B
65
, 144304
(2002
).38.
O. V.
Misochko
, M.
Hase
, and M.
Kitajima
, Phys. Solid State
46
, 1741
(2004
).39.
D. M.
Riffe
and A. J.
Sabbah
, Phys. Rev. B
76
, 085207
(2007
).40.
D.
Santos-Cottin
, E.
Martino
, L.
Mardelé
, C.
Witteveen
, F. O.
von Rohr
, C. C.
Homes
, Z.
Rukelj
, and A.
Akrap
, Phys. Rev. Mater.
4
, 021201
(2020
).41.
S.
Wall
, D.
Wegkamp
, L.
Foglia
, K.
Appavoo
, J.
Nag
, R. F.
Haglund
, Jr., J.
Stähler
, and M.
Wolf
, Nat. Commun.
3
, 721
(2012
).42.
H. L.
Kiwia
and E. F.
Westrum
, Jr., J. Chem. Thermodyn.
7
, 683
(1975
).43.
A. R.
Beal
, J. C.
Knights
, and W. Y.
Liang
, J. Phys. C
5
, 3540
(1972
).44.
A.
Cavalleri
, C.
Tóth
, C. W.
Siders
, J. A.
Squier
, F.
Ráksi
, P.
Forget
, and J. C.
Kieffer
, Phys. Rev. Lett.
87
, 237401
(2001
).45.
A.
Cavalleri
, T.
Dekorsy
, H. H. W.
Chong
, J. C.
Kieffer
, and R. W.
Schoenlein
, Phys. Rev. B
70
, 161102
(2004
).46.
P.
Baum
, D.-S.
Yang
, and A. H.
Zewail
, Science
318
, 788
(2007
).47.
Z.
Tao
, T.-R. T.
Han
, S. D.
Mahanti
, P. M.
Duxbury
, F.
Yuan
, C.-Y.
Ruan
, K.
Wang
, and J.
Wu
, Phys. Rev. Lett.
109
, 166406
(2012
).48.
V. R.
Morrison
, R. P.
Chatelain
, K. L.
Tiwari
, A.
Hendaoui
, A.
Bruhács
, M.
Chaker
, and B. J.
Siwick
, Science
346
, 445
(2014
).49.
S.
Wall
, S.
Yang
, L.
Vidas
, M.
Chollet
, J. M.
Glownia
, M.
Kozina
, T.
Katayama
, T.
Henighan
, M.
Jiang
, T. A.
Miller
, D. A.
Reis
, L. A.
Boatner
, O.
Delaire
, and M.
Trigo
, Science
362
, 572
(2018
).50.
M.
Chollet
, L.
Guerin
, N.
Uchida
, S.
Fukaya
, H.
Shimoda
, T.
Ishikawa
, K.
Matsuda
, T.
Hasegawa
, A.
Ota
, H.
Yamochi
, G.
Saito
, R.
Tazaki
, S.
Adachi
, and S.
Koshihara
, Science
307
, 86
(2005
).51.
K.
Onda
, S.
Ogihara
, K.
Yonemitsu
, N.
Maeshima
, T.
Ishikawa
, Y.
Okimoto
, X.
Shao
, Y.
Nakano
, H.
Yamochi
, G.
Saito
, and S.
Koshihara
, Phys. Rev. Lett.
101
, 067403
(2008
).52.
M.
Gao
, C.
Lu
, H.
Jean-Ruel
, L. C.
Liu
, A.
Marx
, K.
Onda
, S.
Koshihara
, Y.
Nakano
, X.
Shao
, T.
Hiramatsu
, G.
Saito
, H.
Yamochi
, R. R.
Cooney
, G.
Moriena
, G.
Sciaini
, and R. J. D.
Miller
, Nature
496
, 343
(2013
).53.
F.-T.
Huang
, S.
Joon Lim
, S.
Singh
, J.
Kim
, L.
Zhang
, J.-W.
Kim
, M.-W.
Chu
, K. M.
Rabe
, D.
Vanderbilt
, and S.-W.
Cheong
, Nat. Commun.
10
, 4211
(2019
).54.
D. N.
Basov
, R. D.
Averitt
, and D.
Hsieh
, Nat. Mater.
16
, 1077
(2017
).© 2022 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2022
Author(s)
You do not currently have access to this content.
