Theory of third harmonic generation in graphene: a diagrammatic approach
提出了掺杂石墨烯三次谐波产生的有限温度微扰理论。我们进行计算的三阶电导率的标量势规范，突出了一个微妙的费米面的贡献，其中只包含幂律之间的取消，和幂律的贡献带间的性质。最终结果中只有少数人幸存下来。最后，我们提出了在零温度和有限温度下的上转换效率的定量结果。我们的研究结果揭示了正在进行的争议的THG对石墨烯中的载流子浓度的依赖。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall
First-principles study of the terahertz third-order nonlinear response of metallic armchair graphene nanoribbons
利用含时微扰理论计算了金属扶手椅型石墨烯纳米带的太赫兹三阶非线性电导。在很宽的温度范围内观察到本征三阶电导的显着增强的结果为非本征的2D单层石墨烯。我们还研究了|E_F| <<200 meV的非本征金属acGNR的非线性响应。我们发现，三阶电导表现出很强的费米能级依赖在低温下。克尔电导作为温度的函数的三阶临界场强为1和5 kV/m之间的计算。对于三次谐波电导，计算出的最小临界场约为5 kV/m。
2016-05-31 cond-mat.mes-hall
Second and third harmonics generation by coherent sub-THz radiation at induced Lifshitz transitions in gapped bilayer graphene
利用强相干电磁辐射与带隙双层石墨烯相互作用的微观非线性量子理论，研究了低能光子激发诱导的Lifshitz跃迁的高次谐波产生.在非绝热多光子激发状态下，数值求解了密度矩阵的Liouville-vonNeumann方程。通过数值求解，研究了两个线偏振相干电磁波反向传播诱导Lifshitz跃迁中粒子-空穴湮灭时二次和三次谐波的产生率.结果表明，带隙的双层石墨烯可以作为一种有效的介质，用于产生频率的亚太赫兹域中的偶次和奇次高次谐波。
2020-07-03 cond-mat.mes-hall
Terahertz Harmonic Generation in Graphene
我们发现，载流子在石墨烯传输表现出尖锐的共振在空间和时间调制散射的存在下。共振发生时，所施加的a-c场的周期对应于准弹道载流子在空间散射周期上漂移所花费的时间，只要后者短于载流子发射光学声子所花费的距离。我们表明，这样的系统可以实现与交指型栅极通电的交流偏压的石墨烯层。栅极分离和实现弹道输运的场将导致太赫兹范围内的谐振，产生以大Q因子为特征的高次谐波，其可随栅极间距调谐。
2014-11-26 cond-mat.mes-hall
Shear-Strain Controlled High-Harmonic Generation in Graphene
我们提出了一种新的方法来控制高谐波产生（HHG）与高动态范围的单层石墨烯。我们发现，通过利用剪切应变，一个显着的增强或淬火的HHG是可能的范围内的几个数量级。这一特点是可能的共振机制在范霍夫奇点。其中，剪切应变控制的两个狄拉克锥的配置，导致在鞍点的能带色散的能量和偶极矩的变化。我们的发现提供了一种通过使用由单层石墨烯组成的纳米光学机械装置来调制或切换光的方法。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall
High-order harmonic generation in gapped bilayer graphene
发展了相干电磁辐射与带隙双层石墨烯相互作用的微观非线性量子理论。在多光子激发状态下，数值求解了密度矩阵的Liouville-von Neumann方程。所发展的带电载流子与强驱动波场相互作用的理论在布里渊区的狄拉克点附近是有效的。我们考虑了非绝热相互作用区中的谐波产生过程，当Keldysh参数为1阶时。在数值解的基础上，我们研究了任意极化的强泵浦波场中粒子-空穴湮灭时奇次和偶次高次谐波的速率。实验结果表明，带隙的双层石墨烯可以作为一种有效的介质，在太赫兹和远红外频率域产生偶次和奇次高次谐波。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall
Second harmonic generation in graphene dressed by a strong terahertz field
我们观察到增强的二次谐波产生在单层石墨烯中的存在下的超强太赫兹场脉冲的峰值振幅为250 kV/cm。这是一种强非微扰的光-物质相互作用机制，其中粒子在几飞秒的时间尺度内被加速到超过初始费米能量0.2 eV的能量。当电子漂移通过对应于光学频率下的带间跃迁共振的动量区域时，产生二次谐波电流。由此产生的强烈的不对称失真的载流子分布在动量空间中引起增强的电偶极子非线性响应在二次谐波。我们开发了一个近似的分析理论，这种效果准确地预测观察到的强度和偏振的二次谐波信号。
2018-12-26 cond-mat.mes-hall
Resonant high harmonic generation in a ballistic graphene transistor with an AC driven gate
我们报告了一个弹道石墨烯场效应晶体管的时间依赖性输运的理论研究。我们建立了一个基于Floquet理论的模型，描述了Dirac电子通过谐波驱动势垒的传输。光子辅助隧穿导致在势垒处的准束缚态的激发。在共振条件下，准束缚态的激发导致高阶边带的提升和源漏电导的高次谐波的增强。在主传输通道中的共振是Fano形式，而它们的Breit-Wigner形式的边带。我们讨论了在未来的弹道高频设备，特别是频率倍增器中利用共振的可能性。
2015-06-10 cond-mat.mes-hall
Induced by coherent THz-radiation high harmonics generation in bilayer graphene at high Fermi energies
研究了高费米能级下AB型双层石墨烯与相干电磁辐射相互作用的非微扰机制中的高次谐波产生过程。在电子的高费米能区中施加的相干低频辐射场排除了增强高谐波速率的带间跃迁。本文发展的带电载流子与强抽运波相互作用的微观非线性量子理论在布里渊区的狄拉克点附近是有效的。在多光子激发机制下，密度矩阵的Liouville-vonNeumann方程被解析和数值求解。基于数值解，我们研究了任意偏振泵浦光的高次谐波的速率。所得结果表明，双层石墨烯可以作为一种有效的材料，用于产生从太赫兹到中红外频率域的高次谐波，在泵浦波中等强度。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall
Quantum theory of the third-order nonlinear electrodynamic effects in graphene
石墨烯电子的线性能量色散导致该材料的强非线性电磁响应。我们发展了石墨烯$σ_{αβγδ}(ω_1,ω_2,ω_3)$的三阶非线性局域动态电导率的一般量子理论，该理论描述了石墨烯对均匀电磁辐射的非线性响应。导出的解析公式描述了大量不同的非线性现象，如三次谐波产生，四波混频，饱和吸收，直流电流激励的二次谐波产生等，其可用于不同的太赫兹和光电子器件。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
On nonlinear graphene response on monochromatic electromagnetic wave in the form as generation of harmonics
本研究通过微扰理论求解玻尔兹曼方程，分析石墨烯对单色电磁波的非线性响应，发现反射和透射光谱中产生奇次谐波，且第一至第三谐波转换系数约为10-3。
2025-02-24 cond-mat.mes-hall
Doping Induced Second Harmonic Generation in Centrosymmetric Graphene from Quadrupole Response
对于中心对称的材料，如单层石墨烯，通常预期没有光学二次谐波产生（SHG），因为它在电偶极子近似下是禁止的。然而，我们观察到一个强大的，掺杂诱导的SHG从石墨烯，其最高强度可比的电偶极子允许在非中心对称的二维材料的SHG。这种新型的二次谐波具有电四极响应的性质，这是由于面内光子波矢量的光学修整有效地破坏了反转对称性而产生的。更值得注意的是，SHG被载流子掺杂或化学势广泛调谐，在费米边缘共振处急剧增强，但在电荷中性点处消失，这表明了无质量狄拉克费米子的电子-空穴对称性。石墨烯中的惊人行为，这也应该出现在石墨烯类狄拉克材料中，扩展了非线性光学的范围，并拥有新的光电和光子应用的希望。
2018-12-29 cond-mat.mes-hall
Efficient high-harmonic generation in graphene with two-color laser field at orthogonal polarization
研究了由超短线偏振激光脉冲的基波和二次谐波组成的双色辐射场在石墨烯中的高阶混频。结果表明，在正交偏振双色场的情况下，有效地产生了源于带间跃迁的谐波。在这种情况下，所产生的高次谐波比在平行极化情况下获得的高次谐波强两个数量级以上。这与原子和半导体系统形成鲜明对比，在原子和半导体系统中，平行极化的情况更优选。这种增强的物理起源也从三步半经典电子-空穴碰撞模型推导出来，扩展到具有伪相对论能量色散的石墨烯。特别地，我们讨论了在动力学Hartree-Fock近似下多粒子库仑相互作用对HHG过程的影响。我们的分析表明，在所有情况下，我们有一个整体增强的HHG信号相比，由于电子-空穴的相互作用的自由电荷载流子模型。
2022-05-24 cond-mat.mes-hall
Gate tunable third-order nonlinear optical response of massless Dirac fermions in graphene
具有无质量狄拉克费米子的材料可以具有非常强和广泛可调的光学非线性。石墨烯单层的实验确实发现了非常大的三阶非线性响应，但报道的非线性光学系数的数量级变化尚未被理解。很大一部分的困难是缺乏掺杂或化学势如何影响不同的非线性光学过程的信息。在这里，我们报告的第一个实验研究，在证实与理论，在石墨烯的三次谐波产生（THG）和四波混频（FWM），其化学势调整离子凝胶门控。当原始石墨烯被重掺杂时，THG被认为增强了约30倍，而差频FWM则正好相反。后者被发现在未掺杂的石墨烯中具有向简并四波混频的强烈发散，导致巨大的三阶非线性。石墨烯的这些真正惊人的特性来自于门控化学势的可能性，其选择性地打开和关闭相干地贡献于光学非线性的单光子和多光子共振跃迁，因此可以用于开发基于石墨烯的非线性光电子器件。
2017-10-13 cond-mat.mes-hall
Many-Body Effects in Third Harmonic Generation of Graphene
石墨烯在太赫兹波段的三次谐波产生的低能量（带内）范围由相互作用引起的阻尼项决定。因此，散射过程的受控多体描述是一个令人信服的和理想的要求。本文采用Kadanoff-Baym方法，以弹性杂质散射为例，系统地研究了多体相互作用对石墨烯三次谐波产生的影响.我们预测的发病在混合inter-intraband制度的新的非相干功能驱动的相互作用在四个和五个光子的跃迁频率在第三谐波的光学电导率与光谱权重成比例的散射rate.We还表明，尽管复杂的多体物理，纯粹的带内项管理的限制$ω\to 0$类似的约束的唯象模型。我们把这种一致归因于守恒方法所执行的守恒定律的实现。然而，与新的非相干特征的重叠和多体驱动的多光子顶点耦合的影响严重限制了唯象描述的有效性。
2020-11-07 cond-mat.mes-hall
Appearance of Negative Differential Conductivity in Graphene Nanoribbons at High-Harmonics
我们从理论上研究了石墨烯纳米带在直流和交流偏置驱动场作用下的电流动力学。我们发现，石墨烯纳米带表现出负的高次谐波微分电导率。当偏置电场在外加交流电场幅值附近时，出现负微分电导。我们还观察到偶数和奇数高次谐波负微分电导率在两个相称的频率波混合。偶次谐波比奇次谐波更明显。提出了本方法在石墨烯中偶次谐波处产生太赫兹频率的可能用途。
2012-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking-symmetry governed second harmonic generation in graphene trilayers
晶体对称性在控制广泛的基本物理现象中起着核心作用。一个例子是非线性光学二次谐波产生（SHG），其需要反转对称性破缺。在这里，我们报告了一个独特的堆叠诱导的三层石墨烯，其单个单层片是中心对称的SHG。根据不同的层堆叠顺序，我们观察到一个强大的光学二次谐波在Bernal（ABA）堆叠的非中心对称的三层，而它消失在菱面体（ABC）堆叠的一个保持反转对称。由于独特的堆叠对称性，这种高度对比的SHG使我们能够在其他均匀的石墨烯三层中绘制出ABA和ABC晶体域。提取的ABA三层的二阶非线性极化率是令人惊讶的大，可与最知名的2D半导体激子共振增强。我们的研究结果揭示了一种新的堆叠顺序诱导的非线性光学效应，以及释放的机会，研究有趣的物理现象预测堆叠依赖ABA和ABC石墨烯三层。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
Resonant Structure of Second Harmonic Generation in Multilayer Graphene Polytypes
National Graphene Institute, University of Manchester（国家石墨烯研究所，曼彻斯特大学）；Department of Physics & Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文系）；Department of Physics, University of Osaka（大阪大学物理系）
研究双层石墨烯多型中二次谐波生成对堆叠顺序、封装环境和偏压的依赖性，揭示红外范围SHG用于区分多型和识别晶向的非侵入性方法。
2026-03-24 cond-mat.mes-hall
Multiphoton excitation and high harmonic generation in rectangular graphene quantum dot
本文基于动态 Hartree-Fock 与扩展 Hubbard 近似研究矩形石墨烯量子点的多光子激发和 HHG，揭示边缘类型、尺寸、形状及场取向对截止能量与谐波产率的影响。
2022-09-25 cond-mat.mes-hall
Generation of Half-Integer Harmonics and Efficient THz-to-Visible Frequency Conversion in Strained Graphene
本文研究弯曲石墨烯在赝磁场作用下打破中心对称性并产生偶次及半整数谐波的机制，揭示了利用应变石墨烯实现高效太赫兹到可见光频率转换的潜力。
2021-05-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent nonlinear optical response of graphene in the quantum Hall regime
我们研究了石墨烯在量子霍尔机制下对强激光脉冲的非线性光学响应。特别地，我们考虑谐波产生过程。我们证明了石墨烯的广义磁光电导率在强泵浦激光辐射的谐波上具有特征霍尔平台特征。平台的高度取决于激光强度和朗道能级的展宽，因此不能精确地量子化。这种非线性效应对朗道能级的显着加宽仍然是鲁棒的。通过对三次谐波信号和非线性法拉第效应的观测，我们预测了实验的实现，这是在实验的可行性。
2016-10-31 cond-mat.mes-hall
Plasmon polariton assisted second-harmonic generation in graphene
University of Porto（波尔图大学）；University of Minho（米尼奥大学）；University of Lisbon（里斯本大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；International Iberian Nanotechnology Laboratory（伊比利亚纳米技术国际实验室）
本研究通过ATR配置中的石墨烯与SPPs协同作用，提升二次谐波生成效率。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall
Iterative approach to arbitrary nonlinear optical response functions of graphene
二维材料构成了一个令人兴奋的平台，非线性光学与大的非线性，可调的门控。因此，已经在例如石墨烯和过渡金属二硫属化物中观察到栅极可调谐谐波产生和强度依赖性折射，其电子结构由（大量）狄拉克方程精确建模。我们利用这个模型的简单性，并在这里证明，任意非线性响应函数遵循一个简单的迭代方法。这种方法的功率说明谐波产生和强度依赖的折射，都计算到第九阶的泵浦场的解析表达式。此外，结果允许任意的带隙和门控电位。作为示例性应用，我们考虑（i）在带隙和无隙石墨烯中三次和五次谐波产生的栅极依赖性，（ii）石墨烯的强度依赖性折射率高达九阶，以及（iii）高次谐波产生的强度依赖性。
2019-01-23 cond-mat.mes-hall
Probing of valley polarization in graphene via optical second-harmonic generation
石墨烯中的谷极化打破了反转对称性，因此导致二次谐波产生。我们提出了一个完整的理论，这种效果在单粒子近似。它表明，这可能是一个敏感的工具，以测量谷极化创建，例如，通过偏振光，并且因此可以用于石墨烯中的超快谷电子学的开发。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Third edge for a graphene nanoribbon: A tight-binding model calculation
在紧束缚模型的方法，一个扩展的线性缺陷嵌入在一个锯齿形纳米线的实际宽度的电子和输运性质进行了研究。我们的研究结果表明，这样的缺陷深刻地修改纳米晶体的属性，引入新的电导量子化值和修改的电导量子化阈值。沿着纳米取向的线性缺陷表现为系统的有效第三边缘，其显示出金属行为，产生了新的传导路径，可以在纳米级电路中用作量子线。
2011-04-25 cond-mat.mes-hall
Strain-Tunable Harmonic Responses in Valley-Polarized Bilayer Graphene
Department of Theoretical and Nanophysics, Faculty of Physics, Alzahra University（阿尔扎拉大学物理学院理论与纳米物理系）
研究单轴应变下谷极化双层石墨烯的线性和二阶非线性光学响应，发现应变可调控二次谐波产生，实现机械控制开关。
2026-07-01 cond-mat.mes-hall
Nonlinear response of a ballistic graphene transistor with an ac-driven gate: high harmonic generation and THz detection
我们目前的结果，随时间变化的电子输运的弹道石墨烯场效应晶体管与交流驱动的栅极。交流驱动器的非线性响应是利用Floquet理论的散射态结合Landauer-Büttiker理论的运输。我们确定了可以用于应用的两种方案：（i）相对于石墨烯沟道中的掺杂水平，在源极和漏极接触下的石墨烯的低掺杂和（ii）高掺杂，在实验中，石墨烯沟道中的掺杂水平可以通过背栅而变化。在这两种制度下，非弹性散射诱导的交流驱动器可以激发准束缚态的通道，导致共振促进高阶边带。对于弱到中等的交流驱动强度，这已经导致源极和漏极之间的直流电流发生实质性变化。对于具有频率$Ω$的强交流驱动，我们计算源极-漏极电导中的频率$nΩ$（$n$整数）的高次谐波。在制度（ii），我们表明，特定的谐波（例如$n=6$）可以选择性地增强通过调整掺杂水平的通道或通过调整驱动强度。我们建议，在弱驱动制度下操作的设备可以用来检测太赫兹辐射，而在强驱动制度，它可以被用作倍频器。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall
High harmonic generation in undoped graphene: Interplay of inter- and intraband dynamics
我们发展了一种基于长度规范的密度矩阵方法来计算本征单层石墨烯在太赫兹频率下的非线性响应。采用紧束缚模型，我们发现，带间和带内动力学的相互作用导致强谐波产生在中等场振幅。特别是，我们发现，在低温下，未掺杂的悬浮石墨烯的反射场表现出的三次谐波振幅是32%的基本为100 V/cm的入射场。此外，我们发现，高达第七谐波和超越产生。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cyclotron resonance of the magnetic ratchet effect and second harmonic generation in bilayer graphene
我们模拟了双层石墨烯中的磁棘轮效应，其中在稳定的面内磁场和反转对称性破缺的存在下，由频率为$ω$的交流电场产生直流电流。在双层石墨烯中，棘轮效应是可调的外部金属栅极，打破反转对称。对于零面内磁场，我们表明，三角形翘曲和反转对称性破缺能够产生一个大的直流谷电流，但不是一个非零的总直流充电电流。对于倾斜磁场中的磁棘轮，垂直场分量引起频率为$ω_c$的回旋运动，并且我们发现直流电流在$ω_c = ω$处显示回旋共振，尽管电流中的此峰值实际上小于其在$ω_c = 0$处的值。然而，二次谐波的产生被$ω_c = ω$和$ω_c = 2ω$处的共振大大增强，对于$ω_c = 2ω$和$ω_c = 2ω$，电流通常比$ω_c = 0$处大得多。
2018-02-20 cond-mat.mes-hall
The Nonlinear Optical Effects of Opening a Gap in Graphene
石墨烯具有显着的电子、光学和力学性质，使二维相对论凝聚态系统的研究达到了多产的水平。然而，它的非线性光学性质如何受到相对论效应的影响的理解一直是未知的。最近已经表明，高度非平凡的电流可以在独立的样品中产生，特别是导致偶次谐波的产生。由于石墨烯单层是中心对称的介质，这种谐波产生被认为是无法实现的，因此这种光驱动现象既令人惊讶又有希望。更现实的是，石墨烯样品通常沉积在介电衬底上，导致额外的复杂相互作用。在这里，我们提出了一种治疗，研究这种情况下，通过缺口的频谱，我们表明这导致出现的Berry阶段的载波动力学。我们分析了这样一个阶段中产生的非线性电流的作用，并得出结论，它抑制奇次谐波的产生。泵浦能量可以被调谐到能隙以产生由带间跃迁介导的奇次谐波之间的干涉，从而允许产生偶次谐波。我们的研究结果和一般方法铺平了道路，了解的作用，间隙开放的物理因素的非线性光学的六角形二维晶格。
2017-10-12 cond-mat.mes-hall
Third harmonic generation from graphene lying on different substrates: Optical-phonon resonances and interference effects
石墨烯是一种非线性材料，可用作饱和吸收体、混频器和倍频器。我们研究了三次谐波产生从石墨烯躺在不同的基板上，包括一个电介质（dispersionless或极性），金属化或非金属化的背面。我们表明，从石墨烯发出的第三谐波强度躺在基板上，可以增加数量级相比，孤立的石墨烯，由于在极性电介质中的LO-声子共振或由于在背面上金属化的基板中的干涉效应。在某些频率间隔中，极性电介质衬底的存在补偿石墨烯的三阶电导率的$ω$频率依赖性的强烈降低，使得响应几乎与频率无关。
2016-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Second harmonic generation in multilayer graphene induced by direct electric current
研究了直流电流作用下多层石墨烯薄膜的光学二次谐波产生。石墨烯层通过化学气相沉积（CVD）技术制造并沉积在氧化的Si（001）衬底上。在没有直流电流的情况下，石墨烯层的SHG强度可以忽略不计，而随着电流的施加，SHG强度急剧增加。电流引起的二次谐波强度的变化与电流幅值成线性关系，当电流方向相反时，二次谐波强度的符号发生变化。所观察到的效果被解释在从Si表面反射的二次谐波辐射的干扰和多层石墨烯中的直流电流引起的。
2012-03-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonant optical second harmonic generation in graphene-based heterostructures
光学二次谐波产生（SHG）允许探测材料的各种结构和与材料相关的性质，因为它对系统中的反转对称性破缺敏感。在这里，我们调查的SHG响应单层石墨烯绝缘六方氮化硼（hBN）和碳化硅（SiC）基板上。所考虑的系统所描述的非相互作用的紧束缚模型与质量项，它描述了一个非等价的两个亚晶格的石墨烯时，后者被放置在基板上。所得的SHG信号线性地依赖于反转对称性破缺的程度（质量项的值），并且揭示了与带隙、范霍夫奇点和带宽相关联的几个共振。施加均匀磁场可以避免区分来自所考虑的异质结和环境（绝缘衬底）的SHG信号的困难。后者在能谱中产生朗道能级，并导致SHG谱中的多重共振。这些共振的位置明确地取决于质量项的值。我们表明，在低于衬底的带隙的能量下，来自大量石墨烯的SHG信号在所施加的磁场的物理相关值处变得共振，而来自环境的SHG响应保持非共振。
2019-03-15 cond-mat.mes-hall
Carrier heating and high-order harmonics generation in doped graphene by a strong ac electric field
理论上考虑了掺杂石墨烯中电子（空穴）对交流泵浦的非线性响应，其频率范围在能量弛豫率以上，但在动量和载流子-载流子散射率以下。强交流电场对电子的时间依赖性加热，这在能量平衡方法中描述，导致高次谐波的有效产生。在泵浦功率约为100 kW/cm ^2、室温和浓度约为5 x 10^{11} cm^{-2}的情况下，单层石墨烯将1 mm辐射上转换为三次谐波的效率约为10^{-7}。
2011-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-harmonic generation enhancement with graphene heterostructures
我们调查高次谐波产生的石墨烯异质结构组成的金属纳米带从石墨烯片分离的几个纳米层的氧化铝或原子单层的六方氮化硼。相对于外部施加的泵浦，纳米带放大了石墨烯层处的近场，从而使我们能够在中红外线中以适度的泵浦功率观察碳单层中的三次和五次谐波产生。我们研究了非线性信号对带宽度和间隔物厚度的依赖性，以及泵浦功率和偏振，并证明了相对于裸石墨烯的增强因子分别达到1600和4100的三次和五次谐波产生。我们的工作支持使用石墨烯异质结构来选择性地增强感兴趣的特定非线性过程，这是设计纳米级非线性器件的基本能力。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Giant enhancement of third-harmonic generation in graphene-metal heterostructures
非线性纳米光子学利用工程纳米结构将光汇集到小体积中，并通过光谱和空间控制加强非线性光学过程。由于其固有的大的和电可调的非线性光学响应，石墨烯是一个特别有前途的非线性光电应用的纳米材料。在这里，我们报告了石墨烯-绝缘体-金属异质结构中非常强的光学非线性，与裸石墨烯相比，三次谐波信号增强了三个数量级。此外，通过增加石墨烯的费米能量通过一个外部的栅极电压，我们发现，石墨烯等离子体介导的光学非线性和修改的三次谐波信号。我们的研究结果表明，石墨烯-绝缘体-金属是一种很有前途的异质结构的光控制和电调谐的纳米光电元件。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
The effects of microscopic scattering on terahertz third harmonic generation in monolayer graphene
由于其线性色散，单层石墨烯有望在太赫兹频率下产生三次谐波响应。这种效应有各种不同的模型，最近已经在实验中观察到了。然而，关于散射对石墨烯中谐波产生的作用仍然存在相当大的不确定性。在这项工作中，我们在太赫兹频率的掺杂单层石墨烯模型的三次谐波产生采用最近邻紧束缚模型的长度规范。我们在微观水平上考虑了光学声子和中性杂质的散射，研究了散射对三次谐波响应的影响。我们还比较了唯象半经典理论的结果，使用从模拟中提取的依赖于场的散射时间，并发现一个显着较低的三次谐波场比从微观模型中发现的。这表明三次谐波产生比线性响应对散射的性质更敏感。我们还比较了我们的完整模拟的结果，最近的实验结果，并找到定性的协议。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Third Harmonic THz Generation from Graphene in a Parallel-Plate Waveguide
石墨烯作为一种零带隙二维半导体，在狄拉克点附近具有线性电子带色散，具有非常有趣的非线性光学性质。特别地，由于晶体动量和电流密度之间的非线性关系，应该发生太赫兹辐射的三次谐波产生。在这项工作中，我们研究了平行板波导中石墨烯的太赫兹非线性响应。我们通过最大化非线性相互作用同时最小化损耗和相位失配来优化石墨烯的板分离和费米能量以最大化三次谐波产生。获得的结果表明，增加了超过100倍的功率效率相对于一个正常的入射配置为2太赫兹入射场。
2017-10-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
High-Harmonic Generation from Monolayer and Bilayer Graphene
固体中的高次谐波产生（HHG）是一种新兴的研究阿秒时间尺度下固体中超快电子动力学的方法。在这项工作中，我们研究了单层和双层石墨烯的HHG。在这项工作中考虑了AA和AB堆叠的双层石墨烯。发现单层和双层石墨烯具有明显不同的谐波谱。光谱的差异归因于两层之间的层间耦合。此外，总谐波频谱的带内和带间的贡献发挥了重要作用。此外，有趣的极化和椭圆率的依赖性，注意到在单层和双层石墨烯的总谐波谱。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Valley polarization induced second harmonic generation in graphene
石墨烯中电子态的谷简并激发了人们对谷相关光学和输运现象的深入研究。虽然已经提出了许多关于如何操纵谷态的建议，但在石墨烯中进行谷极化的实验仍然是一个挑战。在这里，我们开发了一个理论的二次光学谐波产生的石墨烯，并表明，这种效果可以用来衡量的程度和符号的谷偏振。我们表明，在辐射的正常入射，二次谐波产生源于山谷中的载流子布居的不平衡。该效应具有特定的极化依赖性，反映了电子谷的三角对称性，并且当入射光子的能量接近费米能级时，该效应被共振增强。
2014-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Harmonic Generation with a twist: all-optical characterization of magic-angle twisted bilayer graphene
该研究利用魔角扭转双层石墨烯的非线性光学响应，发现其能带结构会反映在高次谐波光谱中，并在接近魔角时谐波信号急剧下降，从而提出一种表征扭转角与电子性质的全光学光谱方法。
2023-02-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear Response of Bilayer Graphene at Terahertz Frequencies
为了计算本征双层石墨烯在太赫兹频率下的非线性响应，发展了一种基于长度规范的密度矩阵形式。采用紧束缚模型，我们发现，带间和带内动力学之间的相互作用导致强谐波产生在中等场振幅。具体地说，我们发现，在低温（10 K），未掺杂的悬浮双层石墨烯的反射场表现出的三次谐波振幅是30%的基本反射场的入射1太赫兹单周期脉冲与1.5 kV/cm的场振幅。更有趣的是，我们发现，随着入射辐射的中心频率的增加，三次谐波振幅也增加;达到最大值的53%的入射频率为2太赫兹和振幅为2.5千伏/厘米。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall
Photon-Assisted Process and High-Harmonic Dynamic Localization in Graphene Nanoribbons
我们使用了一个完整的紧密结合的能带结构的石墨烯纳米带，以获得，第一次，观察光子辅助传输的分析技术，并在石墨烯纳米带的电子的动态本地化。当带受到多频dc-ac场时，光子辅助复制品在相当强的驱动力下出现。光子峰值对交流振幅的强烈依赖性允许在这些振幅下的高谐波动态振荡。我们确定了正微分电导率的区域，其中纳米电子石墨烯器件可以作为小信号放大器操作。我们的研究还揭示了另一个量子力学现象，分数光子辅助输运，当斯塔克因子$r > 1$。
2012-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Third nearest neighbor parameterized tight biding model for graphene nano-ribbons
由Reich等人提出的第三近邻紧束缚模型[Phys. Rev. B 66，035412]很好地再现了2D石墨烯片的从头算能带结构。对于带状结构，现有的紧束缚参数组可以成功地解释所有扶手椅型带状结构的半导体行为。然而，他们仍然无法准确地描述带的斜率，而这个特征与电子的群速度和有效质量直接相关。在这项工作中，两个密度泛函理论和紧束缚计算进行，并介绍了一套新的紧束缚参数的第三近邻包括重叠条款。用这个模型得到的结果提供极好的协议与密度泛函理论的预测在大多数情况下的带状结构，即使在高能量区。此外，这套可以诱导电子空穴不对称性，表现在密度泛函理论。相关的结果也证明了扶手椅带的各种宽度，以及锯齿形结构，从而开辟了多尺度模拟的路线。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall
Second Harmonic Generation in Graphene
本文报道了石墨烯二次谐波的理论研究。基于对称性的论点进行唯象分析。结果表明，在理想的石墨烯样品中，只有考虑辐射波矢或其磁场，才有可能产生二次谐波。微观理论是发展为经典制度的辐射与电子的相互作用，光子能量远小于载流子的特征能量。结果表明，对于线偏振入射波，发射的辐射可以是强圆偏振的。
2011-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Braiding of edge states in narrow zigzag graphene nanoribbons: effect of the third neighbors hopping
采用密度泛函理论（DFT）和紧束缚（TB）方法研究了窄锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）。这些计算的主要结果是导带和价带的编织，产生非公度波矢量$\vec{k}$的狄拉克锥。采用TB哈密顿量，我们表明，辫子是由第三邻居跳跃（N3）。我们计算了能带结构、态密度和电导，新的电导通道被打开，费米能级处的电导假设为量子电导单位$G_{o} = 2e^{2}/h$的整数倍.我们还调查了这些ZGNRs的斯通纳标准的满意度。我们使用LSDA（自旋不受限制的DFT）计算的基本状态的磁性，我们确认，ZGNRs与$N=(2,3)$不满足斯通纳标准，因此磁秩序不能在其边缘开发。这些结果通过紧密结合和LSDA计算得到证实。
2018-04-17 cond-mat.mes-hall
Harmonic generation of graphene quantum dots in Hartree-Fock approximation
本文在哈特里-福克近似下研究石墨烯量子点的谐波产生，结合紧束缚模型与密度矩阵方法推导半导体布洛赫方程，揭示激子效应显著增强光学响应，并证明谐波可通过几何构型高度调控，为非线性光学纳米器件提供候选方案。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical third harmonic generation in black phosphorus
我们提出了一种计算三次谐波产生（THG）的两个波段系统使用的长度规范，避免了非物理的分歧，否则存在于三阶电流密度响应的评估。计算适用于散装和单层黑磷（bP）使用非正交紧束缚模型。结果表明，低能量的响应是由混合带内的过程和估计的三次谐波敏感性的大小相媲美的散装bP样品的最近的实验报告。
2017-08-22 cond-mat.mes-hall
Hot electrons modulation of third harmonic generation in graphene
超快（$\sim$ fs-ps）的光学和电子性质主要是由热电子决定的，它们被广泛应用于光电子学和光电探测等领域。我们在门控单层石墨烯上进行功率相关的三次谐波产生测量，并检测到三次谐波产生过程预期的三次幂律的显著偏差。我们把这归因于热电子的存在。我们的研究结果表明，基于石墨烯的非线性光子器件，如光调制器和频率转换器的性能，可以受到电子温度的变化，这可能是由于吸收的光功率或焦耳加热的增加而发生的。
2019-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the extreme nonlinear optics of graphene nanoribbons in the strong coherent radiation fields
研究了强相干辐射激发下准一维石墨烯纳米带中高次谐波的产生。发展了描述GNRs极端非线性光学响应的微观理论。数值求解了GNR与强激光场多光子相互作用下单粒子密度矩阵的封闭微分方程组。结果表明，带隙宽度和费米能级对GNR高次谐波产生过程有重要影响.
2020-05-18 cond-mat.mes-hall
Static Non-linearity in Graphene Field Effect Transistors
研究了GFET跨导器的静态线性性能指标，并建立了模型。给出了二阶和三阶谐波失真（HD 2、HD 3）、二阶和三阶互调失真（Δ IM 2、Δ IM 3）以及二阶和三阶交截点（AIIP 2、AIIP 3）的闭合表达式。通过使用GFET VerilogA分析模型和商业电路模拟器的大信号仿真验证的表达式。所提出的表达式可以在电路设计过程中使用，以预测GFET的偏置条件下，满足线性度要求。
2014-05-09 cond-mat.mes-hall
Optical Third-Harmonic Generation in Graphene
我们报告了通过化学气相沉积（CVD）生长并转移到无定形二氧化硅（玻璃）衬底上的单层石墨烯中的强三次谐波产生（THG）;光子能量与石墨烯M点处的激子位移van Hove奇点处于三光子共振中。我们的偏振和方位角旋转相关的测量证实了预期的对称性，这个非线性过程。由于三次谐波信号超过大块玻璃的信号两个数量级以上，因此信号对比度允许石墨烯的无背景扫描，并提供对石墨烯结构特性的洞察。
2013-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Inter-harmonic ratio structure and saturation of Bernstein modes in graphene
Shanghai Institute for Mathematics and Interdisciplinary Sciences (SIMIS)（上海数学与交叉学科研究院）
研究石墨烯中本特定模的互谐比结构及饱和机制，通过推导准经典弹道 regime 中的本特定模吸收峰，揭示其分解为发射谱、本特定模分裂、转折点增强和残余介电响应因子，并探讨谐波对称性对互谐比的影响。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall
High-order harmonic generation from gapped graphene: perturbative response and transition to non-perturbative regime
在双带近似下，我们采用显式含时方法研究了带隙石墨烯的相互作用。除了完整的高次谐波产生（HHG）光谱，我们还获得了微扰谐波响应，使用时间相关的方法，在光子能量覆盖所有显着的功能的响应。从微扰过渡到完全非微扰制度的高次谐波在这些光子能量的详细研究。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
