碰撞电离是一种在高能量光子激发下，单个高能载流子通过能量弛豫产生额外电子-空穴对的过程，有望突破传统太阳能电池的Shockley-Queisser效率极限。尽管该现象已在二维和无穷维强关联体系中得到研究，但在一维体系中仍鲜有报道。本研究利用时间依赖Lanczos方法，对半填充的一维离子Hubbard模型在瞬态激光脉冲作用下的非平衡动力学进行了数值模拟。我们重点关注Mott绝缘区，并通过调控交错势 Δ 来探索碰撞电离的实现条件。主要发现如下：（1）首次在一维体系中观察到碰撞电离，表现在激光脉冲后双占据数持续增长以及上Hubbard带内谱权重由高能区向低能区转移；碰撞电离的发生强烈依赖于交错势 Δ，在 Δ=3.0 和 5.0 时出现，在 Δ=2.0 和 4.0 时则被抑制；（2）提出了一种新的能量转化机制：与传统模型中动能转化为相互作用能不同，本研究中离子势能的减少是驱动双占据增加的主要能量来源；（3）通过全对角化十格点体系，我们发现碰撞电离源于同阶光子激发态之间的量子干涉，而非不同阶激发态之间的耦合。

本研究首次在一维离子Hubbard模型中实现了碰撞电离，并揭示了一条由离子能驱动的全新路径。这不仅拓展了我们对低维强关联体系中载流子倍增机制的理解，也为光驱动功能材料的设计提供了新的思路。

Reference :
(1) Cheng et.al., Physical Review Letters 135, 136501 (2025)
(2) Cheng et.al., Physical Review B 109, 195121 (2024)

杜亮，广西师范大学物理学院教授、博士生导师。主要从事凝聚态物理中的强关联电子系统理论研究，并取得了一系列研究成果。目前已发表学术论文10余篇，其中包括发表在Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. B期刊上的第一/通讯作者论文10篇。主持了国家自然科学基金青年项目、地区基金项目在内的科研项目多项。