A long-standing open problem in condensed-matter physics is whether or not a strongly disordered interacting insulator can be mapped to a system of effectively non-interacting localized excitations. Using terahertz two-dimensional coherent spectroscopy, we investigate this issue in phosphorus-doped silicon, a classic example of a correlated disordered electron system in three dimensions. Despite the intrinsically disordered nature of these materials, we observe coherent excitations and strong photon echoes that provide us with a powerful method for the study of their decay processes. We extract the energy relaxation and decoherence rates close to the metal–insulator transition. We observe that both rates are linear in excitation frequency with a slope close to unity. The energy relaxation timescale counterintuitively increases with increasing temperature, and the coherence relaxation timescale has little temperature dependence below 25 K, but increases as the material is doped towards the metal–insulator transition. Here we argue that these features imply that the system behaves as a well-isolated electronic system on the timescales of interest, and relaxation is controlled by electron–electron interactions. Our observations constitute a distinct phenomenology, driven by the interplay of strong disorder and strong electron–electron interactions, which we dub the marginal Fermi glass.

凝聚态物理学中一个长期存在的悬而未决的问题是，是否可以将强烈无序的相互作用绝缘体映射到有效的非相互作用局部激发系统。使用太赫兹二维相干光谱，我们研究了磷掺杂硅中的这个问题，这是三维相关无序电子系统的经典例子。尽管这些材料本质上是无序的，但我们观察到相干激发和强光子回波，为我们研究它们的衰变过程提供了一种强有力的方法。我们提取了接近金属 - 绝缘体转变的能量弛豫和退相干率。我们观察到两种速率在激励频率上都是线性的，斜率接近于一。能量弛豫时间尺度随着温度的升高反直觉地增加，相干弛豫时间尺度在 25 K 以下几乎没有温度依赖性，但随着材料向金属-绝缘体转变的方向掺杂而增加。在这里，我们认为这些特征意味着系统在感兴趣的时间尺度上表现为一个良好隔离的电子系统，并且弛豫由电子 - 电子相互作用控制。我们的观察构成了一种独特的现象学，由强无序和强电子 - 电子相互作用的相互作用驱动，我们称之为边缘费米玻璃。在这里，我们认为这些特征意味着系统在感兴趣的时间尺度上表现为一个良好隔离的电子系统，并且弛豫由电子 - 电子相互作用控制。我们的观察构成了一种独特的现象学，由强无序和强电子 - 电子相互作用的相互作用驱动，我们称之为边缘费米玻璃。在这里，我们认为这些特征意味着系统在感兴趣的时间尺度上表现为一个良好隔离的电子系统，并且弛豫由电子 - 电子相互作用控制。我们的观察构成了一种独特的现象学，由强无序和强电子 - 电子相互作用的相互作用驱动，我们称之为边缘费米玻璃。