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光激发能瞬间改变某些材料的电、磁、光等物理性质,这一特性可用于超高速开关、寄存器、数据存储以及自旋电子学器件等。随着超快实验探测手段的发展,实验上发现一些过渡金属化合物能量接近的相在光激发作用下电、磁、光等物理性质却存在几个数量级的差异。虽然光激发电子动力学在实验上已经取得了很大的进展,但是理论理解基本还停留在唯象的经典模型上。此外,在一些材料中半经典模型甚至不能定性地解释其光激发动力学过程。因此从量子力学角度研究光激发电子动力学过程无论在理论方面还是实验方面都意义重大。本文用量子力学的方法对典型的过渡金属氧化物三氧化二铬在光激发下的超快退磁过程进行了详细研究。首先介绍了超越玻恩—马尔可夫近似的耗散薛定谔方程。通过在系统中引入单个声子模有效地描述系统与环境的强耦合效应以及非热平衡效应。分析了不同材料中电子从高自旋态到低自旋态的超快电子动力学过程。揭示了亚稳态的形成、系统从非绝热到绝热的动力学量子相变的过程、激发态弛豫时间常比金属-配位体的伸缩模的周期短等令人困惑的问题的微观物理机制。然后分析反铁磁性绝缘体三氧化二铬光吸收谱、三氧化二铬的能级结构和电子分布。吸收谱中两个吸收较宽的谱带对应电子自旋允许转移,激发态电子的总自旋与基态相同;吸收较窄的三个谱带对应电子自旋禁戒转移,电子跃迁过程中自旋反转。最后利用量子力学的方法,通过解含时的耗散薛定谔方程研究了不同能量光激发反铁磁性绝缘体三氧化二铬的超快退磁过程。1.8电子伏、2.5电子伏、3.0电子伏光激发的退磁时间分别为400飞秒、350飞秒、300飞秒,数值模拟的结果与实验符合的很好。通过计算不同能级差对退磁过程的影响我们发现当四重态和二重态之间的能级差接近电声自能差时会出现更快的退磁过程退磁时间约为100飞秒。此外,高能量激发电子占据混合态的混合比率对于退磁的时间也有显著地影响,当电子占据混合态中4MLCT态的比率为0.75、0.5、0.25时反铁磁性绝缘体三氧化二铬的退磁时间分别为450、380、300飞秒。通过调节材料的能级结构或者改变光激发脉冲的能量可以有效控制超快退磁的时间等发现为超高速开关、数据储存以及自旋电子学器件的实验研究提供了一种可能的方案,对于非平衡态电子动力学的发展具有重要的意义。